班 級：計算機科學與技術(shù) 答辯人：劉亞波,指導教師：徐曉蓉,論文題目：數(shù)字圖像邊緣檢測的研究與實現(xiàn),數(shù)字圖像邊緣檢測的研究與實現(xiàn),一、研究背景及前景,二、主要內(nèi)容及工作,傳統(tǒng)邊緣檢測 算子的分析,基于數(shù)學形態(tài)學的 邊緣檢測算子的 分析,各種邊緣檢測算子 的MATLAB實現(xiàn) 及分析,一、研究背景及前景,背景意義：圖像邊緣檢測技術(shù)起源于20世紀20年代，60年代后期快速發(fā)展成為一門新興學科。圖像理解和分析的第一步往往就是邊緣檢測。 前景：目前它已成為機器視覺研究領(lǐng)域最活躍的課題之一，在工程應用中占有十分重要的地位。數(shù)字圖像處理的應用越來越廣,已經(jīng)滲透到宇宙探索、軍事技術(shù)、通訊技術(shù)、衛(wèi)星通訊、數(shù)字電視、生物醫(yī)學、工業(yè)生產(chǎn)、電視電話、計算機科學等。,二、主要內(nèi)容及工作 經(jīng)典邊緣檢測算子,邊緣檢測：邊緣檢測的實質(zhì)是采用某種算法來提取出圖像中對象與背景間的交界線。 邊緣定義為圖像中灰度發(fā)生急劇變化的區(qū)域邊界。,二、主要內(nèi)容及工作 經(jīng)典邊緣檢測算子 1 、Sobel算子 2 、Prewitt算子 3 、log 算子 4 、canny算子,1 Sobel算子,Sobel圖像邊緣檢測方法，是在圖像空間利用兩個方向模板與圖像進行鄰域卷積來完成的。這兩個方向模板一個檢測垂直邊緣，一個檢測水平邊緣 優(yōu)點：產(chǎn)生的邊緣效果較好，對噪聲具有平滑作用 。 缺點：存在偽邊緣，定位精度不高。,2 Prewitt算子,（1）為在檢測邊緣的同時減少噪聲的影響，Prewitt算子從加大邊緣檢測算子出發(fā)。由22擴大到33來計算差分算子，所以其卷積模板為 ： （2）優(yōu)點 ：Prewitt算子在一個方向求微分，而在另一個方向求平均，因而對噪聲相對不敏感，有抑制噪聲作用。（3）缺點：對噪聲有平滑作用，檢測出的邊緣比較粗，定位精度低，容易損失角點 。,3 log 算子,（1）log算子： 先用高斯函數(shù)對圖像進行濾波，然后對濾波后的圖像進行拉普拉斯運算，算得的值等于0的點認為是邊界點。 （2）log算子雖然能夠有效地檢測圖像的邊緣，但存在兩個問題：一是log算子其會產(chǎn)生虛假邊界，二是定位精度不高。為了能夠得到最佳的檢測效果，在實際應用中要充分考慮的選取、模板尺度N的確定、邊緣強度和方向、提取邊界的精度。其中的大小很對于Log算子來說非常重要，具有控制平滑的作用。,4 canny算子,（1）基本步驟： 1 用高斯濾波器平滑圖像。2 再計算濾波后的梯度幅值和方向。 3對梯度幅值應用非極大值抑制 。4用雙閾值算法檢測和連接邊緣。 (2) 優(yōu)點：采用高斯函數(shù)對圖像進行平滑處理，因此具有較 強的噪聲抑制能力； (3) 缺點：該算子也將一些高頻邊緣平滑掉，造成邊緣丟失。,二、主要內(nèi)容及工作 基于數(shù)學形態(tài)學的邊緣檢測算子,數(shù)學形態(tài)學是由一組形態(tài)學的代數(shù)運算子 組成的，它的基本運算有：腐 蝕（或侵蝕）、膨脹（或擴張）、開啟和閉合。 1、腐蝕 2、膨脹 3、開運算 4、閉預算,1 腐蝕,腐蝕是表示用某種“探針”(即某種形狀的基元或結(jié)構(gòu)元素)對一個圖像進行探測，以便找出圖像內(nèi)部可以放下該基元的區(qū)域。 集合A被B腐蝕，其定義為: A B = x | ( B + x ) A 其中A稱為輸入圖像，B稱為結(jié)構(gòu)元素。A Q B由將B平移x仍包含在A內(nèi)的所有點x組成。,2 膨脹,膨脹是腐蝕運算的對偶運算，可以通過對補集的腐蝕來定義 集合A被B膨脹，其定義為: 以Xc表示集合X的補集，Bv表示B關(guān)于坐標原點的反射,3 開、閉運算,開運算：先腐蝕后膨脹 （3-1） 閉運算：先膨脹后腐蝕 （3-2） 其公式分別為： AB=(A Q B) B （3-1） A =(A B) Q B （3-2）,