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1、n班班 级：计算机科学与技术级：计算机科学与技术n答辩人：刘亚波答辩人：刘亚波指导教师：徐晓蓉指导教师：徐晓蓉论文文题目：目：数数字字图像像边缘检测的的研研究究与与实现数字图像边缘检测的研究与实现数字图像边缘检测的研究与实现一、研究背景及前景一、研究背景及前景二、二、主要主要内容内容及工作及工作传传统统边边缘缘检检测测算算子子的的分分析析基基于于数数学学形形态态学学的的边边缘缘检检测测算算子子的的分分析析各各种种边边缘缘检检测测算算子子的的MATLAB实实现现及及分分析析一、研究背景及前景一、研究背景及前景v背背景景意意义义：图图像像边边缘缘检检测测技技术术起起源源于于2020世世纪纪2020
2、年年代代，6060年年代代后后期期快快速速发发展展成成为为一一门门新新兴兴学学科科。图图像像理理解解和和分分析析的第一步往往就是边缘检测。的第一步往往就是边缘检测。v前前景景：目目前前它它已已成成为为机机器器视视觉觉研研究究领领域域最最活活跃跃的的课课题题之之一一，在在工工程程应应用用中中占占有有十十分分重重要要的的地地位位。数数字字图图像像处处理理的的应应用用越越来来越越广广,已已经经渗渗透透到到宇宇宙宙探探索索、军军事事技技术术、通通讯讯技技术术、卫卫星星通通讯讯、数数字字电电视视、生生物物医医学学、工工业业生生产产、电电视视 、计算机科学等。、计算机科学等。二、二、主要主要内容内容及工作
3、及工作经典边缘检测算子经典边缘检测算子v边边缘缘检检测测：边边缘缘检检测测的的实实质质是是采采用用某某种种算算法法来来提提取取出出图图像像中中对对象象与与背背景景间间的交界线。的交界线。v边边缘缘定定义义为为图图像像中中灰灰度度发发生生急急剧剧变变化化的区域边界。的区域边界。二、二、主要主要内容内容及工作及工作经典边缘检测算子经典边缘检测算子1、Sobel算子2、Prewitt算子 3、log 算子4、canny算子1 Sobel算子vSobel图像边缘检测方法，是在图像空间利用两个方向模板与图像进行邻域卷积来完成的。这两个方向模板一个检测垂直边缘，一个检测水平边缘 v 优点：产生的边缘效果较
4、好，对噪声具有平滑作用。v缺点：存在伪边缘，定位精度不高。2 Prewitt算子算子 （1）为在检测边缘的同时减少噪声的影响，Prewitt算子从加大边缘检测算子出发。由22扩大到33来计算差分算子，所以其卷积模板为：（2）优点：Prewitt算子在一个方向求微分，而在另一个方向求平均，因而对噪声相对不敏感，有抑制噪声作用。（3）缺点：对噪声有平滑作用，检测出的边缘比较粗，定位精度低，容易损失角点。3 log 3 log 算子算子（1 1）loglog算子：算子：先用高斯函数对图像进行滤波，然后对滤波后的图像进行拉普拉斯运算，算得的值等于0的点认为是边界点。（2 2）log算子虽然能够有效地检
5、测图像的边缘，但存在两个问题：一是log算子其会产生虚假边界，二是定位精度不高。为了能够得到最佳的检测效果，在实际应用中要充分考虑的选取、模板尺度N的确定、边缘强度和方向、提取边界的精度。其中的大小很对于Log算子来说非常重要，具有控制平滑的作用。4 canny算子算子（1 1）基本步骤：）基本步骤：1 1用高斯滤波器平滑图像。用高斯滤波器平滑图像。2 2再计算滤再计算滤波后的梯度幅值和方向。波后的梯度幅值和方向。3 3对梯度幅值应用非极大值抑制对梯度幅值应用非极大值抑制 。4 4用双阈值算法检测和连接边缘。用双阈值算法检测和连接边缘。(2)(2)优点：采用高斯函数对图像进行平滑处理，因此具有
6、较优点：采用高斯函数对图像进行平滑处理，因此具有较 强的噪声抑制能力；强的噪声抑制能力；(3)(3)缺点：该算子也将一些高频边缘平滑掉，造成边缘丢失。缺点：该算子也将一些高频边缘平滑掉，造成边缘丢失。二、二、主要主要内容内容及工作及工作基于数学形态学的边缘检测算子基于数学形态学的边缘检测算子 数学形态学是由一组形态学的代数运算子数学形态学是由一组形态学的代数运算子 组成的，它的基本运算有：腐组成的，它的基本运算有：腐 蚀（或侵蚀）、蚀（或侵蚀）、膨胀（或扩张）、开启和闭合。膨胀（或扩张）、开启和闭合。1 1、腐蚀、腐蚀2 2、膨胀、膨胀3 3、开运算、开运算4 4、闭预算、闭预算1 腐蚀v腐蚀
7、是表示用某种“探针”(即某种形状的基元或结构元素)对一个图像进行探测，以便找出图像内部可以放下该基元的区域。v集合A被B腐蚀，其定义为:A B=x|(B+x)A 其中A称为输入图像，B称为结构元素。A Q B由将B平移x仍包含在A内的所有点x组成。Q2 膨胀v膨胀是腐蚀运算的对偶运算，可以通过对补集的腐蚀来定义 v 集合A被B膨胀，其定义为:以Xc表示集合X的补集，Bv表示B关于坐标原点的反射 cvcBXBXQ=3 开、闭运算v开运算：先腐蚀后膨胀（3-1）v闭运算：先膨胀后腐蚀（3-2）v其公式分别为：AB=(A Q B)B （3-1）A =(A B)Q B （3-2）B实验结果v如右图所示，新的算法采用的是腐蚀算法。在对加噪声的图像进行边缘检测时，连续性比传统算子要好，但是也有不足之处，这种算子对噪声还是比较敏感的。谢谢！本文欣赏结束 红藕香残玉簟秋，轻解罗裳，独上兰舟。云中谁寄锦书来？雁字回时，月满西楼。谢谢欣赏！
毕业答辩数字图像边缘检测应用研究实现
