數(shù)字圖像邊緣檢測的研究與實(shí)現(xiàn)

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1、任務(wù)書學(xué)號3072102203學(xué)生姓名方士兵專業(yè)（班級）電信2072設(shè)計(jì)題目基于Matlab的圖像邊緣檢測算法實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用設(shè)計(jì)目的1．提高分析問題，解決問題的能力，進(jìn)一步鞏固數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的基本原理與方法。2．熟悉掌握一門計(jì)算機(jī)的語言，可以進(jìn)行數(shù)字圖像的應(yīng)用處理的開發(fā)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求1.選取一幅目標(biāo)圖像，分析圖像的特點(diǎn)。2.根據(jù)圖像的特點(diǎn)，選取一種（或幾種）邊緣算子，提取圖像邊緣。3.分析結(jié)果。工作量一周工作計(jì)劃1天的課程介紹,人員安排,熟悉編程環(huán)境。3天分析題目,編寫程序。1天調(diào)試程序并寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。摘要主要分析幾種應(yīng)用于數(shù)字圖像處理中的邊緣檢測算子,根據(jù)它們在實(shí)踐中的應(yīng)用結(jié)果

2、進(jìn)行研究,主要包括:Robert邊緣算子、Prewitt邊緣算子、Sobel邊緣算子、Kirsch邊緣算子以及Laplacian算子等對圖像及噪聲圖像的邊緣檢測,根據(jù)實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果討論了幾種檢測方法的優(yōu)劣.關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理;邊緣檢測;算子共13頁第15頁引言圖像的邊緣是圖像的重要特征之一,數(shù)字圖像的邊緣檢測是圖像分割、目標(biāo)區(qū)域識別、區(qū)域形狀提取等圖像分析領(lǐng)域十分重要的基礎(chǔ),其目的是精確定位邊緣,同時較好地抑制噪聲,因此邊緣檢測是機(jī)器視覺系統(tǒng)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。然而,由于實(shí)際圖像中的邊緣是多種邊緣類型的組合,再加上外界環(huán)境噪聲的干擾,邊緣檢測又是數(shù)字圖像處理中的一個難題。共13

3、頁第15頁目錄第一章邊緣的概念………………………………………………………………3第二章邊緣檢測…………………………………………………………………4第三章邊緣檢測算子的應(yīng)用……………………………………………………8第四章邊緣檢測方法性能比較…………………………………………………12參考文獻(xiàn)料…………………………………………………………………………15共13頁第15頁第1章：邊緣檢測1．1邊緣的介紹圖像邊緣是圖像最基本的特征，邊緣在圖像分析中起著重要的作用。所謂邊緣是指圖像局部特性的不連續(xù)性?；叶然蚪Y(jié)構(gòu)等信息的突變處稱為邊緣，例如：灰度級的突變，顏色的突變，紋理結(jié)構(gòu)的突變等。邊緣是一

4、個區(qū)域的結(jié)束，也是另一個區(qū)域的開始，利用該特征可以分割圖像。邊緣(edge)是指圖像局部強(qiáng)度變化最顯著的部分．邊緣主要存在于目標(biāo)與目標(biāo)、目標(biāo)與背景、區(qū)域與區(qū)域(包括不同色彩)之間，是圖像分割、紋理特征和形狀特征等圖像分析的重要基礎(chǔ)．圖像分析和理解的第一步常常是邊緣檢測(edgedetection)．由于邊緣檢測十分重要，因此成為機(jī)器視覺研究領(lǐng)域最活躍的課題之一．本章主要討論邊緣檢測和定位的基本概念，并使用幾種常用的邊緣檢測器來說明邊緣檢測的基本問題．在討論邊緣算子之前，首先給出一些術(shù)語的定義：邊緣點(diǎn)：圖像中具有坐標(biāo)且處在強(qiáng)度顯著變化的位置上的點(diǎn)．邊緣段：對應(yīng)于邊緣點(diǎn)坐標(biāo)及其方位，

5、邊緣的方位可能是梯度角．邊緣檢測器：從圖像中抽取邊緣(邊緣點(diǎn)和邊緣段)集合的算法．輪廓：邊緣列表，或是一條表示邊緣列表的擬合曲線．邊緣連接：從無序邊緣表形成有序邊緣表的過程．習(xí)慣上邊緣的表示采用順時針方向序．邊緣跟蹤：一個用來確定輪廊的圖像（指濾波后的圖像）搜索過程．邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)可以是邊緣位置像素點(diǎn)的行、列整數(shù)標(biāo)號，也可以在子像素分辨率水平上表示．邊緣坐標(biāo)可以在原始圖像坐標(biāo)系上表示，但大多數(shù)情況下是在邊緣檢測濾波器的輸出圖像的坐標(biāo)系上表示，因?yàn)闉V波過程可能導(dǎo)致圖像坐標(biāo)平移或縮放．邊緣段可以用像素點(diǎn)尺寸大小的小線段定義，或用具有方位屬性的一個點(diǎn)定義．請注意，在實(shí)際中，邊緣點(diǎn)和邊緣段

6、都被稱為邊緣．邊緣連接和邊緣跟蹤之間的區(qū)別在于：邊緣連接是把邊緣檢測器產(chǎn)生的無序邊緣集作為輸入，輸出一個有序邊緣集；邊緣跟蹤則是將一幅圖像作為輸入，輸出一個有序邊緣集．另外，邊緣檢測使用局部信息來決定邊緣，而邊緣跟蹤使用整個圖像信息來決定一個像素點(diǎn)是不是邊緣．1．2邊緣檢測算子邊緣檢測是圖像特征提取的重要技術(shù)之一,邊緣常常意味著一個區(qū)域的終結(jié)和另一個區(qū)域的開始.圖像的邊緣包含了物體形狀的重要信息,它不僅在分析圖像時大幅度地減少了要處理的信息量,而且還保護(hù)了目標(biāo)的邊界結(jié)構(gòu).因此,邊緣檢測可以看做是處理許多復(fù)雜問題的關(guān)鍵.共13頁第15頁邊緣檢測的實(shí)質(zhì)是采用某種算法來提取出圖像中對對

7、象與背景間的交界線。圖像灰度的變化情況可以用圖像灰度分布的梯度來反映，因此可以用局部圖像微分技術(shù)來獲取邊緣檢測算子。經(jīng)典的邊緣檢測方法是對原始圖像中的像素的某個鄰域來構(gòu)造邊緣檢測算子。以下是對幾種經(jīng)典的邊緣檢測算子進(jìn)行理論分析，并對各自的性能特點(diǎn)做出比較和評價。邊緣檢測的原理是：由于微分算子具有突出灰度變化的作用，對圖像進(jìn)行微分運(yùn)算，在圖像邊緣處其灰度變化較大，故該處微分計(jì)算值教高，可將這些微分值作為相應(yīng)點(diǎn)的邊緣強(qiáng)度，通過閾值判別來提取邊緣點(diǎn)，即如果微分值大于閾值，則為邊緣點(diǎn)。R