本文简要阐述了算子在边缘提取方面的应用以及原理。并对粗结果进行了线性变换,选定一定阈值加强了图像边缘提取后的显示效果。并分别实现了sobel 算子,prewitt 算子,laplace算子的边缘提取算法。
关键词:边缘提取,roberts算子, kirsch算子,sobel 算子,prewitt 算子,laplace算子,用roberts算子, kirsch算子,sobel 算子,prewitt 算子,laplace算子分别执行边缘提取算法。以为数据源,执行完毕后进行比较。
边缘是图像的最基本特征之一,可以表达物体的特征,并且对于图像的变化不敏感(何变换,灰度变换,光照方向变换,还可以为物体检测提供有用的信息,是一种典型的图像预处理过程。
边缘从本质上说是灰度构成的曲面上的陡峭区域。而突出边缘也就是锐化图像的过程,相当于图像被微分,而微分的作用是求图像的变化率。边缘提取的过程也就是这个微分的过程。
直接对整个图像进行微分分析既不可行也没有必要因此,在这里提出算子的概念对图像求局部的微分,而算子取的不同对图像的影响也不一样。
与算子的卷积相当于是将一个信号转化为另一个信号,在这里,卷积的定义是,原图像的每一个点与一个矩阵相乘将结果分配给它周围的点。
sobel算子是一个3*3的矩阵,强烈描述了某一个方向上灰度的变化,由于局限于3*3的规模,实际上能描述的方向一共只有4个,这里以距离用了↑↓,作为边缘提取算子,以他们平方和的开方为输出值。
prewitt算子是一种一阶微分算子的边缘检测,利用像素点上下、左右邻点的灰度差,在边缘处达到极值检测边缘,去掉部分伪边缘,平滑噪声 。
取其laplace算子在+-1的范围内二阶导数,不光可以取边缘,与原图叠加后还有锐化过程。
它采用8个模板对图像上的每一个像素点进行卷积求导数,这8个模板代表8个方向,对图像上的8个特定边缘方向作出最大响应,运算中取最大值作为图像的边缘输出。
int ntemplate[8][9]=,3×3
用这个8个模版来计算每个边缘方向的最大响应值作为边缘特征值-边缘强度。
由于产生的导数值往往会有0~255之外的点,并且有一些无效点可以过滤掉,因而在过滤之后使用线性变换映射到0~255区间内方便bmp显示。
使用语言:c 语言
操作系统:win8
编译环境:vs2013
第一次作业关于bmp的读写函数以及包括图像线性变换在内的函数。
各种边缘提取的函数。
#ifndef include_margin_h
#define include_margin_h
#include ""
extern const int sobel_h[3][3];
extern const int sobel_v[3][3];
extern const int laplace[3][3];
extern const int p_h[3][3];
extern const int p_v[3][3];
extern int kirsch[8][3][3];/各个算子。
extern void sobel_margin(bmp * src, bmp * tgt);
extern void laplace_margin(bmp * src, bmp * tgt);
extern void prewitt_margin(bmp * src, bmp * tgt);
extern void kirsch_margin(bmp * src, bmp *tgt);
/各个算子函数。
extern void kirsch_init();
extern void inner_kirsch_margin(bmp * src, bmp *tgt,int num);
#endif
原始图像。sobel
laplace
prewitt
kirsch
1.与prewitt算子相比,sobel算子对于象素的位置的影响做了加权,可以降低边缘模糊程度,因此效果更好。但对于噪声的处理则没有prewitt算子优秀。
两个垂直方向的平方和感受到了所有方向的变化量。另外其提取的边缘宽度较大并不理想。
2. laplacian 算子对噪声比较敏感,可由图中所见有大量受到噪声干扰形成的边缘。
3. prewitt算法产生的边缘较细,对于噪声也不那么敏感,但在边缘的划分上出现了一些间断点,虽然没有出现莫名其妙的边但出现了一系列噪点,可以通过再次过滤进一步滤除。
4. kirsch算法在图像的各个方向的边缘都有很好的划分,锐度也比其它图像更大一些,减小了平均性对算法的影响。
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