實驗三圖像分割與邊緣檢測

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1、實驗三圖像分割與邊緣檢測上課老師:趙歡喜實驗指導:吳磊實驗地點:科技樓4樓計算機實驗中心時間:2010.12.14一．實驗目的1.理解圖像分割的基本概念；2.理解圖像邊緣提取的基本概念；3.掌握進行邊緣提取的基本方法；4.掌握用閾值法進行圖像分割的基本方法。二．實驗基本原理●圖象邊緣檢測圖像理解是圖像處理的一個重要分支，研究為完成某一任務需要從圖像中提取哪些有用的信息，以及如何利用這些信息解釋圖像。邊緣檢測技術(shù)對于處理數(shù)字圖像非常重要，因為邊緣是所要提取目標和背景的分界線，提取出邊緣才能將目標和背景區(qū)分開來。在圖像中，邊界表

2、明一個特征區(qū)域的終結(jié)和另一個特征區(qū)域的開始，邊界所分開區(qū)域的內(nèi)部特征或?qū)傩允且恢碌模煌膮^(qū)域內(nèi)部的特征或?qū)傩允遣煌?，邊緣檢測正是利用物體和背景在某種圖像特性上的差異來實現(xiàn)的，這些差異包括灰度，顏色或者紋理特征。邊緣檢測實際上就是檢測圖像特征發(fā)生變化的位置。圖象邊緣檢測必須滿足兩個條件：一能有效地抑制噪聲；二必須盡量精確確定邊緣的位置由于噪聲和模糊的存在，檢測到的邊界可能會變寬或在某些點處發(fā)生間斷，因此，邊界檢測包括兩個基本內(nèi)容：首先抽取出反映灰度變化的邊緣點，然后剔除某些邊界點或填補邊界間斷點，并將這些邊緣連接成完整的

3、線。邊緣檢測的方法大多數(shù)是基于方向?qū)?shù)掩模求卷積的方法。導數(shù)算子具有突出灰度變化的作用，對圖像運用導數(shù)算子，灰度變化較大的點處算得的值比較高，因此可將這些導數(shù)值作為相應點的邊界強度，通過設置門限的方法，提取邊界點集。一階導數(shù)與是最簡單的導數(shù)算子，它們分別求出了灰度在x和y方向上的變化率，而方向α上的灰度變化率可以用相應公式進行計算;對于數(shù)字圖像，應該采用差分運算代替求導。22一幅數(shù)字圖像的一階導數(shù)是基于各種二維梯度的近似值。圖像f(x,y)在位置(x,y)的梯度定義為下列向量：(3-4)在邊緣檢測中，一般用這個向量的大小，用

4、表示(3-5)函數(shù)f在某點的方向?qū)?shù)取得最大值的方向是，方向?qū)?shù)的最大值是稱為梯度模。利用梯度模算子來檢測邊緣是一種很好的方法，它不僅具有位移不變性，還具有各向同性。為了運算簡便，實際中采用梯度模的近似形式?；蛘邆鹘y(tǒng)的邊緣檢測算法通過梯度算子來實現(xiàn)的，在求邊緣的梯度時，需要對每個象素位置計算。在實際中常用小區(qū)域模板卷積來近似快速計算，簡單有效，即梯度算子一般采用濾波算子的形式來完成，因此應用很廣泛。模板是N*N的權(quán)值方陣，經(jīng)典的梯度算子模板有：Sobel模板、Prewitt模板、Roberts模板、Laplacian模板等。

5、具體模板請見書。拉普拉斯高斯（LoG）算法是一種二階邊緣檢測方法。它通過尋找圖像灰度值中二階微分中的過零點（ZeroCrossing）來檢測邊緣點。其原理為，灰度級變形成的邊緣經(jīng)過微風算子形成一個單峰函數(shù)，峰值位置對應邊緣點；對單峰函數(shù)進行微分，則峰值處的微分值為0，峰值兩側(cè)符號相反，而原先的極值點對應二階微分中的過零點，通過檢測過零點即可將圖像的邊緣提取出來。(a)原圖(b)邊緣檢測后的圖(c)閾值處理后的圖圖3-1檢測具有-45度邊緣的圖例1．點檢測22原理：常數(shù)灰階區(qū)域中的某孤立點對某種模板的響應絕對值肯定是最強烈的。

6、最常用的模板有：Matlab實現(xiàn)方法：g=abs(imfilter(double(f),w))>=T;wherewisaappropriatepointdetectionmaskwhichsatisfiestheabovecondition.實例：thedetectionofisolatedbrightpointinthedarkgrayareaofthenortheastquadrant.(imagesize:675*675)實例代碼：f=imread('Fig1002(a)(test_pattern_with_singl

7、e_pixel).tif');w=[-1-1-1;-18-1;-1-1-1];g=abs(imfilter(double(f),w));T=max(g(:));g=g>=T;subplot(121);imshow(f);title('theoriginalimage');subplot(122);imshow(g(1:end-400,400:end));title('theisolatedpointdetected(onlyapartdisplayed)');=================================

8、======================2．線(通常假定一個象素厚度)檢測22原理與上同，典型模板有（主要方向性）：實例：-450方向線的檢測：3．邊沿檢測方法：使用一階或者二階導數(shù)。對一節(jié)導數(shù)，關(guān)鍵問題是怎樣估計水平和垂直方向的梯度Gx和Gy，二階導數(shù)通常使用Laplacian算子計