基于+matlab+的數(shù)字圖像邊緣檢測算法研究

1、基于Matlab的數(shù)字圖像邊緣檢測算法研究目錄目錄引言……31基于一階微分的邊緣檢測算法……71.1Roberts算子……71.2Prewitt算子……81.3Kirsch算子……82基于二階微分的邊緣檢測算法……102.1Laplacian算子……102.2LoG算子……122.3Canny算子……153最佳Sobel邊緣檢測方法……183.1Sobel圖像邊緣檢測方法……183.2改進的Sobel邊緣檢測方法……183.3Sobel

2、算子的最佳閾值選取……194基于Matlab的實驗結果與分析……224.1Matlab簡介……224.2一階微分算法的實驗結果與分析……254.3二階微分算法的實驗結果與分析……304.4最佳Sobel邊緣檢測算法的實驗結果與分析……35結論……40致謝……42參考文獻……43附錄源程序清單……45摘要摘要在實際圖像處理問題中圖像的邊緣作為圖像的一種基本特征經(jīng)常被應用到較高層次的圖像應用中去.它在圖像識別圖像分割圖像增強以及圖像壓縮等的

3、領域中有較為廣泛的應用也是它們的基礎.邊緣檢測是圖像處理與分析中最基礎的內容之一也是至今仍沒有得到圓滿解決的一類問題.圖像的邊緣包含了圖像的位置輪廓等特征是圖像的基本特征之一廣泛地應用于特征描述圖像分割圖像增強圖像復原模式識別圖像壓縮等圖像分析和處理中.因此圖像邊緣和輪廓特征的檢測與提取方法一直是圖像處理與分析技術中的研究熱點新理論新方法不斷涌現(xiàn).本文研究了一些邊緣檢測算法包括傳統(tǒng)的RobertsSobelPrewittLoGCanny

4、Kirsch等算法.經(jīng)典邊緣檢測方法的抗噪聲性能都較差解決該問題的主要方法就是設置閾值把得到的圖像高頻部分與閾值相比較以達到去噪的目的所以閾值的選取顯得尤為重要.傳統(tǒng)方法中的閾值都是通過實驗確定的沒有統(tǒng)一的閾值選取方法.本文利用邊緣的最大后驗概率估計介紹一種新的邊緣估計方法從理論上說明了怎樣選取最佳閾值.文章中關于這些方法都有較詳細的介紹以及算法的實現(xiàn)步驟.對算法均進行了仿真實驗.論文的主要目的是進行圖像邊緣檢測算法性能比較的研究.實驗

5、結果表明本文的算法比較可以為圖像處理的后續(xù)環(huán)節(jié)提供一些有益的參考.關鍵詞:邊緣檢測圖像處理MatlabSobel檢測算法一階二階導數(shù)[3].圖1階躍邊緣和屋頂狀邊緣處一階和二階導數(shù)變化規(guī)律(其中第一排為理想信號第二排對應實際信號)對一個邊緣來說有可能同時具有階躍和線條邊緣特性.例如在一個表面上由一個平面變化到法線方向不同的另一個平面就會產生階躍邊緣如果這一表面具有鏡面反射特性且兩平面形成的棱角比較圓滑則當棱角圓滑表面的法線經(jīng)過鏡面反射角

6、時由于鏡面反射分量在棱角圓滑表面上會產生明亮光條這樣的邊緣看起來像在階躍邊緣上疊加了一個線條邊緣.由于邊緣可能與場景中物體的重要特征對應所以它是很重要的圖像特征.比如一個物體的輪廓通常產生階躍邊緣因為物體的圖像強度不同于背景的圖像強度.論文選題來源于在圖像工程中占有重要的地位和作用的實際應用課題.所謂圖像工程學科是指將數(shù)學光學等基礎學科的原理結合在圖像應用中積累的技術經(jīng)驗而發(fā)展起來的學科.圖像工程的內容非常豐富根據(jù)抽象程度和研究方法等的

7、不同分為三個層次:圖像處理圖像分析和圖像理解.如圖2所示在圖中圖像分割處于圖像分析與圖像處理之間其含義是圖像分割是從圖像處理進到圖像分析的關鍵步驟也是進一步理解圖像的基礎.圖像工程圖像處理圖像分割圖像分析圖像理解圖2圖像分割在圖像工程中的地位和作用圖像分割對特征有重要影響.圖像分割及基于分割的目標表達特征提取和參數(shù)測量等將原始圖像轉化為更抽象更緊湊的形式使得更高層的圖像分析和理解成為可能.而邊緣檢測是圖像分割的核心內容所以邊緣檢測在圖像

8、工程中占有重要的地位和作用.因此邊緣檢測的研究一直是圖像技術研究中熱點和焦點而且人們對其的關注和投入不斷提高.本文的主要工作如下:(1)本文對圖像邊緣檢測作了一個概要的說明并說明了進行圖像邊緣檢測的重要意義.(2)系統(tǒng)的介紹了比較經(jīng)典的基于一階微分的圖像邊緣檢測算子及其具體的實現(xiàn)原理為介紹基于二階微分的圖像邊緣檢測算子做鋪墊以便于大家的理解.(3)系統(tǒng)介紹了比較經(jīng)典的基于二階微分的圖像邊緣檢測算子及其具體的實現(xiàn)原理.(4)介紹了一種基于

9、Sobel算子的改進型算法此方法的最大優(yōu)點是:在去噪的同時有效地保留了圖像的真實邊緣即給出了邊緣檢測的最佳結果.(5)對上述的算法用Matlab為工具進行仿真并對其仿真結果進行分析分析各種算法的特點.1基于一階微分的邊緣檢測算法1.1Roberts算子由Roberts提出的算子是一種利用局部差分算子尋找邊緣的算子對于邊界陡峭且噪比較小的圖像檢測效果比較好它在22鄰域上計算對角導數(shù)G[ij]=(f[ij]f[i1j1])(f[i1j]f[