边缘检测及其仿真结果
边缘检测实验报告
边缘检测实验报告边缘检测实验报告引言：边缘检测是图像处理中的一项重要任务，它能够有效地提取图像中物体的边界信息，为后续的图像分割、物体识别等任务提供基础。
本实验旨在探究不同的边缘检测算法在不同场景下的表现，并对其进行评估和比较。
一、实验背景边缘检测是图像处理领域的经典问题，早期的边缘检测算法主要基于梯度的计算，如Sobel、Prewitt等。
随着深度学习的发展，基于卷积神经网络的边缘检测方法也取得了显著的进展。
本实验将选择传统的Sobel算子和基于深度学习的Canny算法进行对比。
二、实验步骤1. 数据准备：选择一组包含不同场景、不同复杂度的图像作为实验数据集，确保数据集的多样性和代表性。
2. 算法实现：使用Python编程语言，利用OpenCV库实现Sobel算子和Canny 算法。
对于Sobel算子，我们将尝试不同的卷积核大小和阈值设置。
对于Canny算法，我们将调整高低阈值的取值范围。
3. 实验评估：使用评估指标来衡量不同算法的性能，如准确率、召回率、F1值等。
同时，我们还可以通过可视化的方式来比较不同算法的边缘检测效果。
三、实验结果在实验中，我们选择了10张不同类型的图像进行边缘检测，并使用Sobel算子和Canny算法进行处理。
通过对比实验结果，我们得出以下结论：1. Sobel算子：- 当卷积核大小较小（如3x3）时，Sobel算子能够较好地检测到图像中的细节边缘，但对于噪声较多的图像效果较差。
- 当卷积核大小较大（如7x7）时，Sobel算子能够更好地抑制噪声，但会导致边缘检测结果的模糊。
- 阈值的设置对Sobel算子的效果也有较大影响，较低的阈值可以提高边缘检测的敏感性，但也容易引入噪声。
2. Canny算法：- Canny算法基于梯度的计算和非极大值抑制，能够有效地检测到图像中的边缘，并且对噪声有较好的鲁棒性。
- 高低阈值的设置对Canny算法的效果影响较大，合适的阈值范围可以提高边缘检测的准确性和稳定性。
边缘检测及其仿真结果
边缘检测及其仿真结果摘要：边缘检测是图像分割、目标区域识别、区域形状提取等图像分析领域十分重要的基础，所谓的边缘是指其周围的像素灰度有阶跃或是屋顶变化的那些像素点的集合。
常用的边缘检测算子有以下几种：Roberts边缘检测算子，Sobel 边缘算子，Prewitt边缘算子，Canny边缘算子，高斯—拉普拉斯边缘算子。
关键词：边缘检测图像分割梯度算子边缘检测是图像分割、目标区域识别、区域形状提取等图像分析领域十分重要的基础，所谓的边缘是指其周围的像素灰度有阶跃或是屋顶变化的那些像素点的集合。
物体的边缘意味着一个区域的终结和另一个区域的开始，勾画出目标物体的轮廓，能使观察者一目了然，而且边缘蕴涵了丰富的内在信息（如方向、阶跃性质、形状等），有着特别重要的意义。
目前它已经成为机器视觉研究领域最活跃的课题之一，在工程应用中占有十分重要的地位。
边缘广泛地存在于物体与背景之间和物体与物体之间。
物体的边缘是由灰度不连续性所反映的，两个具有不同灰度的相邻区域之间总是存在灰度边缘。
边缘检测是所有基于边界的分割方法的第一步。
目前，常用的边缘检测算子有以下几种：Roberts边缘检测算子，Sobel边缘算子，Prewitt边缘算子，Canny边缘算子，高斯—拉普拉斯边缘算子。
1）Roberts算子Roberts算子是一阶导数算子，在边缘灰度值过渡比较尖锐且图像中噪声比较小的时候，梯度算子的工作效果比较好。
在实际应用中常用小区域模板进行卷积来近似计算，它是一个2×2的模板如图1.1所示：图1.1Roberts算子下面给出应用Roberts算子提取边缘的实验结果图像。
如图1.2所示：图1.2Roberts算子检测结果由上图可以看出，用Roberts算子得到的图像边缘不连续，并且方向性没有选择，还可以发现由于2×2大小的模板没有清楚的中心点，所以很难使用。
采用3×3模板通过增加中心点的重要性而实现某种程度的平滑效果，如Sobel算子和Prewitt算子。
边缘检测matlab实验报告
边缘检测matlab实验报告引言边缘检测在图像处理领域中是一项十分重要的任务。
它可以帮助我们从图像中提取出物体的边缘信息，对于图像分割、目标识别等任务都具有重要意义。
本实验旨在通过利用MATLAB中提供的边缘检测函数，实现对图像中边缘的提取，并对实验结果进行分析和探讨。
实验步骤1. 导入图像首先，我们需要从MATLAB工作环境中导入需要进行边缘检测的图像。
我们可以使用`imread`函数将图像读入到MATLAB的内存中。
matlabimage = imread('example.jpg');2. 灰度化灰度化是边缘检测的前提条件，它可以将一幅彩色图像转化为灰度图像，使得后续的操作更加简便。
我们可以使用`rgb2gray`函数将彩色图像转化为灰度图像。
matlabgray_image = rgb2gray(image);3. 边缘检测接下来，我们可以使用MATLAB中提供的边缘检测函数进行实际的边缘检测操作。
MATLAB中有许多边缘检测算法可供选择，例如Sobel算子、Canny算子等。
本实验我们选择使用Canny算子进行边缘检测。
matlabedge_image = edge(gray_image, 'Canny');4. 结果显示最后，我们可以使用`imshow`函数将原始图像和边缘检测结果显示出来，以便于观察和分析。
matlabsubplot(1, 2, 1);imshow(gray_image);title('原始图像');subplot(1, 2, 2);imshow(edge_image);title('边缘检测结果');5. 结果分析通过以上步骤，我们可以得到原始图像和边缘检测结果。
我们可以观察边缘检测结果，进一步分析图像中的边缘信息。
同时，我们还可以对不同的边缘检测算法进行对比实验，以评估它们的性能和适用性。
实验结果下图展示了使用Canny算子进行边缘检测的实验结果。
详细的图像分割之边缘检测实验报告
边缘检测实验报告一、实验目的通过课堂的学习，已经对图像分割的相关理论知识已经有了全面的了解，知道了许多图像分割的算法及算子，了解到不同的算子算法有着不同的优缺点，为了更好更直观地对图像分割进行深入理解，达到理论联系实际的目的，特制定如下的实验。
二、实验原理：图像处理有两大类目的：1．改善像质（增强、恢复）；2．图像分析：对图像内容作出描述；其一般的图像处理过程如下：图像分割的算法有：（1）阈值分割原理：(,)(,)(,)EBLf x y Tg x y L f x y T≥⎧=⎨<⎩（2）边缘检测：梯度对应一阶导数，对于一个连续图像函数f(x,y):梯度矢量定义:梯度的幅度:梯度的方向:a) Roberts 算子b) Sobel 算子Roberts 算子[]TTyxy f x f G G y x f ⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂==∇),(122)()),((),(y x G G y x f mag y x f +=∇=∇)arctan(),(x y G y x =φ()()()[]()()[]{}21221,,11,1,,+-++++-=j i f j i f j i f j i f j i gc) Prewitt 算子d) Kirsch 算子由K 0~K 7八个方向模板组成，将K0~K7的模板算法分别与图像中的3×3区域乘，选最大一个值，作为中央像素的边缘强度（3）区域分割1 区域生长法 算法描述先对每个需要分割的区域找一个种子像素作为生长的起点，然后将种子像素周围邻域中与种子像素有相似性质的像素合并到种子像素所在的区域中。
将这些新像素当作新的种子像素继续进行上面的过程，直到再没有满足条件的像素可被包括进来。
2 分裂合并法实际中常先把图像分成任意大小且不重叠的区域，然后再合并或分裂这些区域以满足分割的要求,即分裂合并法.一致性测度可以选择基于灰度统计特征(如同质区域中的方差),假设阈值为T ,则算法步骤为:① 对于任一Ri ，如果 ，则将其分裂成互不重叠的四等分； ② 对相邻区域Ri 和Rj ，如果 ，则将二者合并； ③ 如果进一步的分裂或合并都不可能了，则终止算法。
边缘检测实验报告
图像边缘提取实验报告一、实验目的通过课堂的学习，已经对图像分割的相关理论知识已经有了全面的了解，知道了许多图像分割的算法及算子，了解到不同的算子算法有着不同的优缺点，为了更好更直观地对图像分割进行深入理解，达到理论联系实际的目的，特制定如下的实验。
二、实验原理检测图像边缘信息，可以把图像看做曲面，边缘就是图像的变化最剧烈的位置。
这里所讲的边缘信息包含两个方面：一是边缘的具体位置，即像素的坐标；而是边缘的方向。
微分算子有两个重要性质：定域性(或局部性)、敏感性(或无界性)。
敏感性就是说，它对局部的函数值变化很敏感，但是因其对变化过于敏感又有了天然的缺陷——不能抵抗噪声。
局部性意思是指，每一点的导数只与函数在该点邻近的信息有关。
主要有两大类基于微分算子的边缘检测技术：一阶微分算子边缘检测与二阶微分算子边缘检测。
这些检测技术采用以下的基本步骤：(1)将相应的微分算子简化为离散的差分格式，进而简化为模板(记为T)。
(2)利用模板对图像f(m,n)进行运算，获得模板作用后的结果Tf(m,n)。
(3) 提出阈值h,在采用一阶微分算子情形记录下高于某个阈值h 的位置坐标}),(|),{(h n m Tf n m S h ≥=(而采用二阶微分算子情形，一般是对某个阈值0>ε确立}),(|),{(ε≥=n m Tf n m S h )(4) 对集合h S 进行整理，同时调整阈值h 。
Roberts 算子Roberts 算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，两个模板分别为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=1001x R ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=0110y R 则，),(j i f R x =)1,1(),(++-j i f j i f),(j i f R y =)1,(),1(+-+j i f j i f算法的步骤为：(1) 首先用两个模板分别对图像作用得到f R x 和f R y ；(2) 对22),(y x R R j i Tf +=，进行阈值判决，若),(j i Tf 大于阈值则相应的点 位于便于边缘处。
图像的边缘检测实验报告
图像的边缘检测实验报告
《图像的边缘检测实验报告》
图像的边缘检测是计算机视觉领域中的重要技术之一，它可以帮助我们识别图
像中物体的边缘和轮廓，从而实现图像分割、特征提取和目标识别等应用。
在
本次实验中，我们将对几种常用的边缘检测算法进行比较和分析，以评估它们
在不同场景下的性能和适用性。
首先，我们使用了Sobel算子进行边缘检测。
Sobel算子是一种基于梯度的边缘检测方法，它通过对图像进行卷积操作来寻找像素值变化最大的地方，从而找
到图像中的边缘。
实验结果显示，Sobel算子在一些简单场景下表现良好，但
在复杂背景和噪声干扰较大的情况下效果不佳。
接着，我们尝试了Canny边缘检测算法。
Canny算法是一种多阶段的边缘检测
方法，它通过对图像进行高斯滤波、计算梯度、非极大值抑制和双阈值处理等
步骤来检测图像中的边缘。
实验结果显示，Canny算法在复杂场景下表现出色，能够有效地抑制噪声并找到图像中的真实边缘。
最后，我们还尝试了Laplacian算子和Prewitt算子等其他边缘检测算法，并对
它们的性能进行了比较和分析。
实验结果显示，不同的边缘检测算法在不同场
景下表现出各自的优势和劣势，需要根据具体的应用需求来选择合适的算法。
总的来说，本次实验对图像的边缘检测算法进行了全面的比较和分析，为我们
进一步深入理解和应用这些算法提供了重要的参考和指导。
希望通过这些实验
结果，我们能够更好地利用边缘检测技术来解决实际的图像处理问题，为计算
机视觉领域的发展做出更大的贡献。
边缘检测实验报告
一、实验目的通过课堂的学习，已经对图像分割的相关理论知识已经有了全面的了解，知道了许多图像分割的算法及算子，了解到不同的算子算法有着不同的优缺点，为了更好更直观地对图像分割进行深入理解，达到理论联系实际的目的，特制定如下的实验。
二、实验原理检测图像边缘信息，可以把图像看做曲面，边缘就是图像的变化最剧烈的位置。
这里所讲的边缘信息包含两个方面：一是边缘的具体位置，即像素的坐标；而是边缘的方向。
微分算子有两个重要性质：定域性(或局部性)、敏感性(或无界性)。
敏感性就是说，它对局部的函数值变化很敏感，但是因其对变化过于敏感又有了天然的缺陷——不能抵抗噪声。
局部性意思是指，每一点的导数只与函数在该点邻近的信息有关。
主要有两大类基于微分算子的边缘检测技术：一阶微分算子边缘检测与二阶微分算子边缘检测。
这些检测技术采用以下的基本步骤：(1) 将相应的微分算子简化为离散的差分格式，进而简化为模板(记为T)。
(2)利用模板对图像f(m,n)进行运算，获得模板作用后的结果Tf(m,n)。
(3) 提出阈值h,在采用一阶微分算子情形记录下高于某个阈值h 的位置坐标}),(|),{(h n m Tf n m S h ≥=(而采用二阶微分算子情形，一般是对某个阈值0>ε确立}),(|),{(ε≥=n m Tf n m S h )(4) 对集合h S 进行整理，同时调整阈值h 。
Roberts 算子Roberts 算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，两个模板分别为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=1001x R ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=0110y R 则，),(j i f R x =)1,1(),(++-j i f j i f),(j i f R y =)1,(),1(+-+j i f j i f算法的步骤为：(1) 首先用两个模板分别对图像作用得到f R x 和f R y ；(2) 对22),(y x R R j i Tf +=，进行阈值判决，若),(j i Tf 大于阈值则相应的点 位于便于边缘处。
canny边缘检测及matlab实现
北京工业大学研究生课程考试答题纸课程类别：学位课选修课研究生学号：研究生姓名：学生类别：博士硕士工程硕士进修生考试时间：年月日一、实验目的：熟悉边缘检测原理，并运用matlab软件实现图像的canny边缘检测，体会canny 边缘检测的优缺点。
二、实验内容：编写matlab程序，实现对lena图像的边缘检测，输出程序运行结果。
三、实验原理或步骤：首先回顾一下边缘检测的一般步骤：边缘检测算法一般包含如下四个步骤：1.滤波（去噪）。
2.增强（一般是通过计算梯度幅值）。
3.检测（在图像中有许多点的梯度幅值会比较大，而这些点并不都是边缘，所以应该用某种方法来确定边缘点，比如最简单的边缘检测判据：梯度幅值阈值）。
4.定位（有的应用场合要求确定边缘位置，可以在子像素水平上来估计，指出边缘的位置和方向）Canny边缘检测的算法步骤：1.用高斯滤波器平滑图像（不同尺度的Canny检测子由高斯的不同标准差来表示）用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向。
2.对高斯平滑后的图像进行sobel边缘检测。
这里需要求横的竖的还有联合的，所以一共三个需要sobel边缘检测图像。
3.对联合的sobel检测图像进行非极大值抑制（Non-Maxima Suppression, NMS）4.用双阈值算法检测和连接边缘，并进行滞后阈值处理。
其中非极大值抑制细化了幅值图像中的屋脊带，只保留幅值局部变化最大的点。
双阈值算法：用两个阈值得到两个阈值图像，然后把高阈值的图像中的边缘连接成轮廓，连接时到达轮廓的端点时，在低阈值图像上找可以连接的边缘。
不断收集，直到所有的间隙连接起来为止。
四、运行结果和分析每步运行效果：Figure1原图:Figure2 高斯模糊后:Figure3 sobel边缘检测后:Figure4 非极大抑制后:Figure5 上阈值120，下阈值100检测结果:Canny算子的方向性使得它的边缘检测和定位优于其他算子，具有更好的边缘强度估计，能产生梯度方向和强度两个信息。
图像的边缘检测(实验报告)
数字信号处理实验图像的边缘检测图像的边缘检测一，原理本实验主要是对图像的边缘进行提取，通过对边缘的分析来分析图像的特征。
首先，了解一些术语的定义：边缘点：图像中具有坐标[i,j]且处在强度显著变化的位置上的点。
边缘段：对应于边缘点坐标[i,j]及其方位 ,边缘的方位可能是梯度角。
边缘检测器：从图像中提取边缘（边缘点和边缘段）集合的算法。
轮廓：边缘列表，或者是一条表示边缘列表的拟合曲线。
边缘连接：从无序边缘表形成有序边缘表的过程，习惯上，边缘表的表示采用顺时针方向来排序。
边缘跟踪：一个用来确定轮廓的图像（指滤波后的图像）搜索过程。
边缘就是图像中包含的对象的边界所对应的位置。
物体的边缘以图像局部特性的不连续性的形式出现的，例如，灰度值的突变，颜色的突变，纹理结构的突变等。
从本质上说，边缘就意味着一个区域的终结和另外一个区域的开始。
图像边缘信息在图像分析和人的视觉中十分重要，是图像识别中提取图像特征的一个重要属性。
边缘检测（edge detection）在图像处理和对象识别领域中都是一个重要的基本问题。
由于边缘的灰度不连续性，可以使用求导数的方法检测到。
最早的边缘检测方法都是基于像素的数值导数的运算。
本实验主要是对图像依次进行Sobel算子，Prewitt算子,Roberts算子，Laplace算子和Canny算子运算，比较处理结果。
边缘检测有三个共性准则，1，好的检测结果，或者说对边缘的误测率尽可能低，就是在图像边缘出现的地方检测结果中不应该没有；另一方面不要出现虚假的边缘。
2，对边缘的定位要准确，也就是我们标记出的边缘位置要和图像上真正边缘的中心位置充分接近。
3，对同一边缘要有尽可能低的响应次数，也就是检测响应最好是单像素的。
二，对图像进行各种算子运算本实验中主要是对图像依次进行Sobel算子，Prewitt算子,Roberts算子，Laplace算子和Canny 算子运算。
由于MATLAB对彩色图像不能进行分析。
边缘检测实验报告
一、实验目的通过课堂的学习，已经对图像分割的相关理论知识已经有了全面的了解，知道了许多图像分割的算法及算子，了解到不同的算子算法有着不同的优缺点，为了更好更直观地对图像分割进行深入理解，达到理论联系实际的目的，特制定如下的实验。
二、实验原理检测图像边缘信息，可以把图像看做曲面，边缘就是图像的变化最剧烈的位置。
这里所讲的边缘信息包含两个方面：一是边缘的具体位置，即像素的坐标；而是边缘的方向。
微分算子有两个重要性质：定域性(或局部性)、敏感性(或无界性)。
敏感性就是说，它对局部的函数值变化很敏感，但是因其对变化过于敏感又有了天然的缺陷一一不能抵抗噪声。
局部性意思是指，每一点的导数只与函数在该点邻近的信息有关。
主要有两大类基于微分算子的边缘检测技术：一阶微分算子边缘检测与二阶微分算子边缘检测。
这些检测技术采用以下的基本步骤：(1)将相应的微分算子简化为离散的差分格式，进而简化为模板(记为T)。
(2)利用模板对图像f(m,n)进行运算，获得模板作用后的结果Tf(m,n)。
(3)提出阈值h,在采用一阶微分算子情形记录下高于某个阈值h的位置坐标S h {(m, n)|Tf(m,n) h}(而采用二阶微分算子情形，一般是对某个阈值0确立S h {(m, n)|Tf(m,n) })(4) 对集合S h 进行整理，同时调整阈值h 。
Roberts 算子Roberts 算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，两个模板分别为1 0R xR y0 1 y0 11 0则，RxW, j) = f(i, j) f (i 1, j1)R y f(i,j)=f(i 1,j) f(i, j1)算法的步骤为：(1)首先用两个模板分别对图像作用得到R x f 和R y f ；(2)对Tf(i,j) J|R x |2 |R y 「，进行阈值判决，若Tf (i, j)大于阈值则相应的点 位于便于边缘处。
对于阈值选取的说明：由于微分算子的检测性能受阈值的影响较大， 为此， 针对具体图像我们采用以下阈值的选取方法，对处理后的图像统计大于某一阈 值的点，对这些数据求平均值，以下每个程序均采用此方法，不再做说明。
边缘检测实验报告
图像边缘提取实验报告一、实验目的通过课堂的学习，已经对图像分割的相关理论知识已经有了全面的了解，知道了许多图像分割的算法及算子，了解到不同的算子算法有着不同的优缺点，为了更好更直观地对图像分割进行深入理解，达到理论联系实际的目的，特制定如下的实验。
二、实验原理检测图像边缘信息，可以把图像看做曲面，边缘就是图像的变化最剧烈的位置。
这里所讲的边缘信息包含两个方面：一是边缘的具体位置，即像素的坐标；而是边缘的方向。
微分算子有两个重要性质：定域性(或局部性)、敏感性(或无界性)。
敏感性就是说，它对局部的函数值变化很敏感，但是因其对变化过于敏感又有了天然的缺陷——不能抵抗噪声。
局部性意思是指，每一点的导数只与函数在该点邻近的信息有关。
主要有两大类基于微分算子的边缘检测技术：一阶微分算子边缘检测与二阶微分算子边缘检测。
这些检测技术采用以下的基本步骤：(1) 将相应的微分算子简化为离散的差分格式，进而简化为模板(记为T)。
(2)利用模板对图像f(m,n)进行运算，获得模板作用后的结果Tf(m,n)。
(3) 提出阈值h,在采用一阶微分算子情形记录下高于某个阈值h 的位置坐标}),(|),{(h n m Tf n m S h ≥=(而采用二阶微分算子情形，一般是对某个阈值0>ε确立}),(|),{(ε≥=n m Tf n m S h )(4) 对集合h S 进行整理，同时调整阈值h 。
Roberts 算子Roberts 算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，两个模板分别为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=1001x R ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=0110y R 则，),(j i f R x =)1,1(),(++-j i f j i f),(j i f R y =)1,(),1(+-+j i f j i f算法的步骤为：(1) 首先用两个模板分别对图像作用得到f R x 和f R y ；(2) 对22),(y x R R j i Tf +=，进行阈值判决，若),(j i Tf 大于阈值则相应的点 位于便于边缘处。
图像的边缘检测实验处理报告
数字视频图像处理与通信实验实验项目：图像的边缘检测指导老师：***班级：姓名：学号：图像的边缘检测实验报告一;实验目的：1.掌握图像边缘检测的基本概念以及边缘检测的基本方法；2.通过matlab 实验的具体操作来具体掌握空间图像边缘检测的方法；3.通过matlab 实验来验证所学知识，达到学以致用；4.通过matlab 实验来理解roberts 、sobel 、canny 、log 几种算子的原理以及各个算法的优缺点，并加以比较。
二;实验原理：图像的边缘是图像最基本的特征之一。
所谓边缘（或边沿）是指周围像素灰度有阶跃性变化或“屋顶”变化的那些像素的集合。
边缘广泛存在于物体与背景之间、物体与物体之间、基元与基元之间，因此它是图像分割依赖的重要特征。
图像边缘对图像识别和计算机分析十分有用，边缘能勾划出目标物体，使观察者一目了然；边缘蕴含了丰富的内在信息（如方向、阶跃性质、形状等）。
从本质上说，图像边缘是图像局部特性不连续性（灰度突变、颜色突变、纹理结构突变等）的反应，它标志着一个区域的终结和另一个区域的开始。
边缘检测技术是所有基于边界分割的图像分析方法的第一步，首先检测出图像局部特性的不连续性，再将它们连成边界，这些边界把图像分成不同的区域，检测出边缘的图像就可以进行特征提取和形状分析，但各算子有自己的优缺点和适用领域。
Roberts 算子Roberts 算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，由下式给出： g(x,y)={[y x f ,(-)1,1(++y x f ]2+[y x f ,(- )1,1(++y x f ]2}21 ，其中f(x,y)是具有整数像素坐标的输入图像，平方根运算使该处理类似于在人类视觉系统中发生的过程。
Roberts 算子边缘定位准，但是对噪声敏感。
适用于边缘明显而且噪声较少的图像分割，在应用中经常用Roberts 算子来提取道路。
Prewitt 边缘算子Prewitt 边缘算子的卷积和如图所示，图像中的每个像素都用这两个核做卷积，取最大值作为输出，也产生一幅边缘幅度图像。
边缘检测实验报告
边缘检测实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT图像边缘提取实验报告一、实验目的通过课堂的学习，已经对图像分割的相关理论知识已经有了全面的了解，知道了许多图像分割的算法及算子，了解到不同的算子算法有着不同的优缺点，为了更好更直观地对图像分割进行深入理解，达到理论联系实际的目的，特制定如下的实验。
二、实验原理检测图像边缘信息，可以把图像看做曲面，边缘就是图像的变化最剧烈的位置。
这里所讲的边缘信息包含两个方面：一是边缘的具体位置，即像素的坐标；而是边缘的方向。
微分算子有两个重要性质：定域性(或局部性)、敏感性(或无界性)。
敏感性就是说，它对局部的函数值变化很敏感，但是因其对变化过于敏感又有了天然的缺陷——不能抵抗噪声。
局部性意思是指，每一点的导数只与函数在该点邻近的信息有关。
主要有两大类基于微分算子的边缘检测技术：一阶微分算子边缘检测与二阶微分算子边缘检测。
这些检测技术采用以下的基本步骤：(1) 将相应的微分算子简化为离散的差分格式，进而简化为模板(记为T)。
(2) 利用模板对图像f(m,n)进行运算，获得模板作用后的结果Tf(m,n)。
(3) 提出阈值h,在采用一阶微分算子情形记录下高于某个阈值h 的位置坐标}),(|),{(h n m Tf n m S h ≥=(而采用二阶微分算子情形，一般是对某个阈值0>ε确立}),(|),{(ε≥=n m Tf n m S h )(4) 对集合h S 进行整理，同时调整阈值h 。
Roberts 算子Roberts 算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，两个模板分别为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=1001x R ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=0110y R 则，),(j i f R x =)1,1(),(++-j i f j i f),(j i f R y =)1,(),1(+-+j i f j i f算法的步骤为：(1) 首先用两个模板分别对图像作用得到f R x 和f R y ；(2) 对22),(y x R R j i Tf +=，进行阈值判决，若),(j i Tf 大于阈值则相应的点 位于便于边缘处。
查找边缘实验报告
一、实验目的边缘检测是图像处理中的重要技术，它可以帮助我们提取图像中的关键特征，进而进行图像分析、图像分割、目标识别等后续处理。
本实验旨在通过学习和实践，掌握边缘检测的基本原理和常用算法，并通过对特定图像的边缘检测实验，验证算法的有效性。
二、实验原理边缘检测的基本原理是：在图像中，边缘是图像灰度值变化剧烈的地方，因此可以通过计算图像灰度值的变化率，来判断图像中是否存在边缘。
常用的边缘检测算法有Sobel算子、Prewitt算子、Roberts算子、Laplace算子等。
三、实验步骤1. 数据准备本实验选用一张自然图像作为实验数据，图像尺寸为640×480像素。
2. 边缘检测算法实现（1）Sobel算子Sobel算子是一种广泛应用于边缘检测的算法，它通过计算图像的梯度方向和大小来检测边缘。
本实验中，我们使用以下公式计算Sobel算子：Gx = Σ[-1(x[i-1][j-1]) + (-2)(x[i-1][j]) + (-1)(x[i-1][j+1]) +1(x[i][j-1]) + 2(x[i][j]) + 1(x[i][j+1]) + 1(x[i+1][j-1]) + 2(x[i+1][j]) + 1(x[i+1][j+1])]Gy = Σ[-1(x[i-1][j-1]) + 2(x[i-1][j]) + 1(x[i-1][j+1]) - 1(x[i][j-1]) + 2(x[i][j]) + 1(x[i][j+1]) - 1(x[i+1][j-1]) + 2(x[i+1][j]) +1(x[i+1][j+1])]其中，Gx和Gy分别表示图像在x和y方向的梯度。
然后，通过计算Gx和Gy的绝对值，得到图像的梯度大小：G = sqrt(Gx^2 + Gy^2)最后，将梯度大小大于阈值的部分视为边缘。
（2）Prewitt算子Prewitt算子与Sobel算子类似，也是一种计算图像梯度的方法。
边缘检测试验报告
边缘检测试验一、实验目的1．进一步理解边缘检测的基本原理。
2．掌握对图像边缘检测的基本方法。
3．学习利用Matlab图像工具箱对图像进行边缘检测。
二、实验原理图像边缘检测大幅度地减少了数据量，并且剔除了可以认为不相关的信息，保留了图像重要的结构属性。
有许多方法用于边缘检测，它们的绝大部分可以划分为两类：基于查找一类和基于零穿越的一类。
基于查找的方法通过寻找图像一阶导数中的最大和最小值来检测边界，通常是将边界定位在梯度最大的方向。
三、实验预习在实验前先编码，编码如下：close allclear allI=imread('wamp.jpg'); %读取图像I1=im2double(I); %将彩图序列变成双精度I2=rgb2gray(I1); %将彩色图变成灰色图[thr, sorh, keepapp]=ddencmp('den','wv',I2);I3=wdencmp('gbl',I2,'sym4',2,thr,sorh,keepapp); %小波除噪I4=medfilt2(I3,[9 9]); %中值滤波I5=imresize(I4,0.2,'bicubic'); %图像大小BW1=edge(I5,'sobel'); %sobel图像边缘提取BW2=edge(I5,'roberts'); %roberts图像边缘提取BW3=edge(I5,'prewitt'); %prewitt图像边缘提取BW4=edge(I5,'log'); %log图像边缘提取BW5=edge(I5,'canny'); %canny图像边缘提取h=fspecial('gaussian',5); %高斯滤波BW6=edge(I5,'zerocross',[ ],h); %zerocross图像边缘提取figure;subplot(2,3,1); %图划分为一行三幅图，第一幅图imshow(I2); %绘图subplot(2,3,2);imshow(BW1);title('Sobel算子');subplot(2,3,3);imshow(BW2);title('Roberts算子');subplot(2,3,4);imshow(BW3);title('Prewitt算子');subplot(2,3,5);imshow(BW4);title('log算子');subplot(2,3,6);imshow(BW5);title('canny算子');四、实验步骤1．打开MATLAB软件；2．利用MATLAB图像工具箱中已有函数进行图像的边缘检测；3．显示原图和处理过的图像。
图像的边缘检测实验报告
图像的边缘检测实验报告图像的边缘检测实验报告一、引言图像处理是计算机科学领域中的一个重要研究方向，而边缘检测作为图像处理的基础任务之一，具有广泛的应用价值。
边缘是图像中灰度或颜色变化较为剧烈的地方，通过检测图像中的边缘可以提取出物体的轮廓、形状等重要信息，从而为后续的图像分析和识别提供基础。
二、实验目的本次实验旨在探究不同的边缘检测算法在图像处理中的应用效果，并通过实验结果分析和比较各算法的优缺点，从而为图像处理领域的研究和应用提供参考。
三、实验方法1. 实验环境：使用Python编程语言，结合OpenCV图像处理库进行实验。
2. 实验数据：选择了包含多种物体和复杂背景的图像作为实验数据，以保证实验的可靠性和准确性。
3. 实验步骤：(1) 读取图像数据，并将其转化为灰度图像。
(2) 对图像进行预处理，如降噪、平滑等操作，以提高边缘检测的效果。
(3) 使用不同的边缘检测算法对图像进行处理，如Sobel算子、Canny算法等。
(4) 分析和比较不同算法的实验结果，评估其优缺点。
四、实验结果与分析1. Sobel算子：Sobel算子是一种基于梯度的边缘检测算法，通过对图像进行卷积操作，提取出图像中的边缘信息。
实验结果显示，Sobel算子能够较好地检测出图像中的边缘，但对于噪声较多的图像效果较差。
2. Canny算法：Canny算法是一种经典的边缘检测算法，通过多步骤的处理过程，包括高斯滤波、计算梯度、非极大值抑制和双阈值处理等，最终得到清晰准确的边缘信息。
实验结果显示，Canny算法能够有效地检测出图像中的边缘，并具有较好的抗噪性能。
3. 其他算法：除了Sobel算子和Canny算法外，还有许多其他的边缘检测算法，如拉普拉斯算子、Roberts算子等，它们各自具有不同的特点和适用范围。
在实验中，我们也对这些算法进行了尝试和比较，发现它们在不同的图像场景下有着各自的优势和局限性。
五、实验总结与展望通过本次实验，我们对图像的边缘检测算法进行了探究和比较。
边缘检测与Hough变换实验报告Matlab
边缘检测与Hough变换实验目的：写一段代码实现一幅图像，其中分为以下两个步骤1.使用Matlab中的canny算子进行边缘检测，可以让使用者交互式的输入不同的Sigma的值实现边缘检测。
2.运用Hough变换来找到最突出的边缘，在图像中找到并画出最长的直线。
实验原理：canny算子边缘检测的基本原理是：采用二维高斯函数的任一方向上的一阶方向导数为噪声滤波器，通过与图像f（x，y）卷积进行滤波，然后对滤波后的图像寻找图像梯度的局部极大值，以确定图像边缘。
Canny边缘检测算子是一种最优边缘检测算子。
其实现步骤如下：1）用高斯滤波器平滑图像2）计算滤波后图像梯度的幅值和方向3）对梯度幅值应用非极大值抑制，其过程为找出图像梯度中的局部极大值点，把其他非局部极大值置零，以得到细化的边缘；4）再用双阈值算法检测和连接边缘；使用canny算子的edge函数调用格式为BW=edge(I,＇canny＇);BW=edge(I,＇canny＇,thresh,sigma);BW=edge(I,＇canny＇,thresh);[BW,threshold]=edge(I,＇canny＇,…);2.Hough变换时最常用的直线提取方法，它的基本思想是：将直线上每一个数据点变换为参数平面中的一条直线或曲线，利用共线的数据点对应的参数曲线相交于参数空间中一点的关系，使得直线提取问题转化为计数问题。
Hough变换提取直线的主要优点是受直线中的间隙和噪声影响较小。
Hough检测直线的Matlab实现：在Matlab图像处理工具箱中提供了3个与Hough变换有关的函数，分别为hough函数，houghpeaks函数和houghlines函数。
hough函数的调用格式为[H，theta,rho]=hough(BW);其中BW为二值图像，H为Hough变换矩阵，theta为变换轴间隔θ,rho为元素个数。
Houghpeaks函数是用来提取Hough变换后参数平面上的峰值点。
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下面给出应用 Ｒ ｂｒ 算子提取边缘的实验结果 图像。如图 １２所 示 ｏ ｅｔ ｓ ．
强 的对数作 Ｐｅ ｉ 边缘 检测 ， ｒｗｔ ｔ 这种检 测 的结果 是边 界 区域 和 光的强 度无
关 ， 抗干扰能力强。 故
＿ ＿ ＿
图 １２ Ｒｏｅ ｓ 子 检 测 结 果 ． ｂｒ 算 ｔ
的开始 ， 勾画出 目标物体 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轮廓 ， 能使观察者 一 目了然 ， 而且边缘蕴 涵了丰
３） ｒｗｔ算 子 Ｐｅ ｉ ｔ
Ｐｅ ｉ 算 子同 Ｒ ｂｒ 和 Ｓｂ ｒｗｔ ｔ ｏｅｓ ｔ ｏ＆算子均为梯度算子和 一阶微 子， 都可 以 富的内在信息 （ 如方 向、 阶跃性质 、 形状等）， 着特别重要 的意义。 目前它 有 已经 成 为 机 器 视 觉研 究 领 域 最 活 跃 的课 题 之 一 ， 工 程 应 用 中 占有 十 分 重 利用小 区域的快速卷积运算来实现 ， 在 其模板如 图 １ ５所示 ： ． 要 的地位。边缘广泛地存在 于物体 与背景 之间和 物体与物 体之 间。物体 的边缘是由灰度不连续性所反映的 ， 两个具有不 同灰度的相邻 区域 之间总 是存在灰度边缘。边缘检测是所有基于边界的分割方法的第一步。 目前 ， 常用的边缘检 测算 子有 以下几 种 ： ｏｅｔ边 缘检 测算 子，ｏ ｅ Ｒ ｂｒ ｓ Ｓｂｌ 边缘算子 ，ｒｗｔ边缘算子， ａｎ Ｐｅ ｉ ｔ Ｃ ｎｙ边缘算子， 高斯一拉普拉斯边缘算子。 １ Ｒ ｂｒ ） ｏｅ ｓ算子 ｔ
边 缘 检 测 及 其 仿 真 结 果
◆吴 琳
（ 辽宁金融职业 学院信息技术 系）
【 摘要】边缘检测是 图像分割、 目标 区域识别、 区域形状提取等 图像分析领域十分重要 的基础 ， 所谓 的边缘是指其 周围的像 素灰度有 阶跃 或是屋顶 变化 的那些像 素点的集合。 常用的边缘检 测算子有 以下几种 ： ｏｅｔ边缘检 测算子 ，ｏｅ 边缘 算子 ，ｒｗｔ边缘 算子 ，ａ ｎ Ｒｂｒ ｓ Ｓ ｂｌ Ｐｅ ｉ ｔ Ｃｎｙ 边缘算子 ， 高斯一拉普拉斯边缘 算子 。 【 键词 】边缘 检 测 图像 分 割 梯度 算子 关
边 缘 检 测 是 图像 分 割 、 目标 区 域 识 别 、 区域 形 状 提 取 等 图 像 分 析 领 域 快 ， 并且所得 的边缘光滑 、 连续。其缺点是边缘较粗 ， 由于处理时需 作二值 故 ． ｏｅ 十分重要的基础 ， 谓的边缘是指其周 围的像 素灰度有阶跃或是屋 顶变化 化 处 理 ， 得 到 的 边 缘 与 阈 值 的选 取也 有 很 大 的 关 系 。 图 １４为 采 用 Ｓｈｌ 所 的那 些 像 素 点 的 集合 。物 体 的 边 缘 意 味 着 一 个 区 域 的 终 结 和 另 一 个 区 域 算子对图像进行处理的检测结果。
（ ）Ｏ ３ Ｌ Ｇ算子 Ｌ Ｇ算子 。 Ｏ 即高斯型 拉普拉 斯算 子 （ ａｌｃ ｎｏ ａｓｉｎ Ｌ Ｇ） 来源 Ｌｐａｉ ｆＧ ｕｓ ，ｏ ， ａ ａ
于 Ｍ ｒ 视觉理论 中提 出的边缘提取思想 ， ａ ｒ 即首先对原始图像进行最 佳的平
滑 处 理 ， 而 对 噪 声 实 现 最 大 程 度 的 抑 制 ， 对 平 滑 后 的 图像 求 取 边 缘 。 从 再
声比较小的时候 ， 梯度算子的工作效果比较好。在实 际应 用 中常用小 区域
模板进 行卷积来近似计算 ， 它是一个 ２Ｘ２的模板如图 １ １ ． 所示 ：
圈
田
一
图 １ １ Ｒ ｂｒ 算 子 ． ｏｅ ｓ ｔ
图 １６ Ｐｅ ｉ 算子检测结果 ． ｒｗｔ ｔ 些研究还对 Ｐｅ ｉ 算子进行 改进 ， ｒｗｔ ｔ 例如 Ｌｇ—Ｐｅ ｉ 算子 ， ｏ ｒｗｔ ｔ 采用对光
由上图可以看 出， Ｒ ｂ ｒ 用 ｏｅｔ ｓ算子得到 的图像边缘 不连 续 ， 并且 方向性
没 有 选择 ， 可 以发 现 由于 ２× 还 ２大小 的 模 板 没 有 清 楚 的 中 心 点 ， 以 很 难 所
图 １７为 Ｌｇ算子检测结果。 ． ｏ
使用。采 用 ３× ３模板通过 增加 中心点 的重要性而实现某种 程度的平 滑效 果 ， Ｓｂ ｌ 如 ｏｅ 算子和 Ｐｅ ｉ 算子 。 ｒｗｔ ｔ
髑
匿
图 １ ３ Ｓｂｌ 子 ． ｏｅ 算
Ｓｂｌ ｏｅ 算子是一种滤波算予 ， 以利用快速卷积函数 ， 可 简单有效 ， 成为 故
所 示。
（ ） ａｎ 边缘检测 ４ Ｃｎｙ １８ ９６年 Ｊｈ ａｎ ｏｎＣ ｎｙ提 出 了边缘检 测 的三 条准 则， 在此基 础上提 出 了 Ｃ ｎｙ边缘检测算法。本 文实现 Ｃ ｎ ｙ边缘检 测算 法包括 以下六 步， ａｎ ａｎ 其边 缘检测 的结果如图 １８所示： ． １ 首先用 ２ ） Ｄ高斯滤波模版 与原始 图像进行卷积 ， 以消除噪声。 ２） 利用导数算 子（ Ｐｅ ｉ 算子、ｏ ｅ 算子 ） 如 ｒｗｔ ｔ Ｓｂｌ 找到 图像 灰度沿着 两个 方向的导数 Ｇ 、 并求出梯度算子的大小 ： Ｇ ， √ｉ Ｇ “
Ｒ ｂ ｒ 算 子 是 一 阶 导 数算 子 ， ｏｅｔ ｓ 在边 缘 灰 度 值 过 渡 比较 尖 锐 且 图像 中 噪
圜
６ ｒｗｔ算 子 检 测 结 果 ： Ｐｅ ｉ ｔ
圜
图 １５ Ｐｅ ｉ 算子 ． ｒｗｔ ｔ
以 下 是采 用 Ｐｅ ｉ ｒｗｔ 子 对 路 标 图 像 进 行 边 缘 检 测 的 结 果 。 图 １ ｔ算
２ Ｓｂ ｌ 子 ） ｏｅ 算
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图 １７ Ｌｇ算 子 检 测 结 果 ． ｏ
Ｓｂ ｌ ｏｅ 算子也是一种一阶微分算子。对 数字图像 ｛（ ｊ ｝ ｆｉ，） 的每一个像 素点考察它的上 、 左、 下、 右相邻像素点灰度 的加权差。Ｓｂｌ ｏｅ 算子可 用卷积 模板实现 ， ｘ方向和 Ｙ方 向的 ３×３的卷 积模板 实现 的 ， 板见 图 １ ３ 其 模 ．