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基于多滤波器集成的边缘检测
第23卷 第11期 电 子 与 信 息 学 报 Vol 23 No11 2001年 1 1月 JOURNAL OF ELECTRONICS AND INFORMATION TEcHNoL0GY Nov 2001
基于多滤波器集成的边缘检测
j 维 僚荽 然
(大连理工大学电 信邑1 程学院 大连 1160231
摘 要 该文用多种滤波器从 图像中提取扳度分布特征 针对不同类别的边缘,分别用不同的灰度分布特征 组台进行检剐;把不同樊别边缘的毪测结果枭戚U实现圈像边缘检测.本文所提方法把边缘检测转化为模式识 别问题.从而增加了边缘垃}j!】的灵活性,同时乜提高了检测质量.实验结果表明该方法具有较好的检涮般果和 抗噪 能力. 关薯词 边缘检测,多滤波器集成,图像 中冒号 TN9l1 73
边缘检测问题是早期视觉中的主要研究内容 比较成熟的边缘检测方法是线性滤波方法. 其中最具 有代表性的有 70年代末 80年代韧 Marr_Itildreth提出的基于视觉理论的边缘检测理 论 J; 1983年 Winkin[ 提 出的尺度空间滤波理论; 1986年 Canny提 出的最优滤波器 is J; 而 M~latl 4_又将 Mart等人的方法统一于小波理论之下,完善了 Mart的计算视觉模型。十几年 的发展使线性滤波理论 已经相当成熟 但是它的检测结果和人的视觉水平 仍然有着天壤之别。 线性滤波方法是通过计算像素点某个邻域灰度值分布的导数特征 (如梯度最大值)实现边缘检测 的.而实际图像的边缘是复杂的,在多噪声和 图像畸变 时,像 素点处单一的导数特征显然不能 有效表征边缘点的全 部信息。而且线性滤波方法 只能检测是否是边界,但不能判断是 哪一类 边 缘 . 本文提出的基于 多滤波器 集成边缘检测方法是从更低的层次描述边缘 ,并且对于 不同类别 的边缘用不同的方法检测 。因此本文的方法不仅可 以获得很好的检测效果 ,而 且还可 以判断出 边缘的类别.用简单的推理就可 从边缘类别信息 中得出更多的对图像的理 解,这对 于模式识 别问题和计算 机视觉 问题是很有意义的。
2基于多滤波器集成的边缘检测
2.1边界 的分类 已经提 出的众多边缘检测算子和算法所依据 的边缘模型基本上都是定义在一维上的阶跃型 和屋脊型。这与实际图像中的情况有很大差距,这种简单的边缘模型已经影响到了问题的本质。 本文将二维意义上的边界分为以下 3种; (1)二维阶跃边界; (2)二维线边界; (3)二维角边 界. 2.2基于多滤波器集成 的边缘检 测方法 线性滤波方法的 “只通过导数特 征检测边缘”和 “用一种处理方法检测不同类别 的边缘 的特性是不恰当的.本文的主要思想是用各种不同的滤 波器从图像 中尽可 能多地提取 图像 的灰 度分布特征 ;针对不 同类别 的边缘,分 别用不同的灰度分布特征组合进行检测;把 不同类别边 缘的检测结果集成起 来实现边缘检测.用 以提取特征的滤波 器要具有选择性和抗 噪性 .选择性 是指滤波器 只对一种 或几 种边缘有较高的输出,而对其它种类的边界输 出较小.抗 噪性是 指滤 波器对噪声有较强的滤除作用. 下面首先给 出几个具 有选择性的滤波器,同时用实验结果检测其选择性和抗噪性 。然后用 min—max重心法 实现多滤波器集成.并用实验结果验证本文方法 的效果。
1999_07—20收到, 2000一D2—28定稿 中国船舶工业总公司国家部级基盘资助项目
维普资讯
1062 电 子 与 信 息 学 报 蛐 卷
3具有选择性的几种滤波器
3.1二维梯度滤波 器 该滤波器 主要针对第一类边界提 出,不同方向有 不同的表述形式,大小为 5×5(如 图 l(c) 以 90。方向为侧).用 GRAD{O】表示,则 )点的滤波输出 gl ( ,J1为
grad{/.J)=m~x{G[tAD(0)I(i.川0=0。,30。,45。、60。,90。.120。、135。,150。) (1
,【 j)是 (i,J)点邻域的灰度矩阵. 3.2=维梯度滤波器性能 这里检验 3 1节 中给出的梯度滤波器性能.实验 图像 是 256×256的 Lena图像.实验结果 如图 1( ) 1【b)所示.虽然梯度滤波器可单独进行边缘检测.但该滤波器对角边界和点脉冲噪声 检测效果 不理想.
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【a)雁蛤图像 【b)柱测结果 (C)90。梯度滤渡器 图 1 梯度撼被器性能
(二二)
(a1原始图像 (b】检测结果 【c)加噪图像 % % 一 一
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