边缘检测
halcon边缘检测例子
halcon边缘检测例子Halcon是一款功能强大的机器视觉库，其边缘检测功能可以帮助我们在图像中找出物体的边缘，从而实现目标检测和分割。
下面将以Halcon边缘检测例子为题，列举一些常用的边缘检测方法和技巧。
一、Sobel算子边缘检测Sobel算子是一种常用的边缘检测算法，它通过计算图像的一阶导数来寻找边缘。
Halcon中可以使用函数SobelA来实现Sobel算子的边缘检测，可以设置不同的参数来调整检测结果的灵敏度。
二、Canny算子边缘检测Canny算子是一种经典的边缘检测算法，它结合了高斯滤波、梯度计算和非最大值抑制等步骤，可以得到更准确的边缘检测结果。
Halcon中可以使用函数EdgesSubPix来实现Canny算子的边缘检测，可以设置不同的参数来调整检测结果的质量和灵敏度。
三、Laplacian算子边缘检测Laplacian算子是一种基于二阶导数的边缘检测算法，它可以检测出图像中的高频变化，从而找到边缘。
Halcon中可以使用函数Laplace来实现Laplacian算子的边缘检测，可以设置不同的参数来调整检测结果的灵敏度。
四、Roberts算子边缘检测Roberts算子是一种简单但有效的边缘检测算法，它通过计算图像中像素点的灰度差来判断是否存在边缘。
Halcon中可以使用函数RobertsA来实现Roberts算子的边缘检测，可以设置不同的参数来调整检测结果的灵敏度。
五、Prewitt算子边缘检测Prewitt算子是一种基于一阶导数的边缘检测算法，它通过计算图像中像素点的灰度变化来寻找边缘。
Halcon中可以使用函数PrewittA来实现Prewitt算子的边缘检测，可以设置不同的参数来调整检测结果的灵敏度。
六、Scharr算子边缘检测Scharr算子是一种改进的Sobel算子，它可以更好地抵抗噪声干扰，提供更准确的边缘检测结果。
Halcon中可以使用函数ScharrA来实现Scharr算子的边缘检测，可以设置不同的参数来调整检测结果的灵敏度。
边缘检测算法流程
边缘检测算法流程边缘检测是计算机视觉和图像处理中的一项关键技术。
它通过识别图像中像素强度变化的区域来提取图像的重要特征。
以下是边缘检测算法的主要流程：1.图像预处理预处理是边缘检测的第一步，主要目的是改善图像质量，为后续的边缘检测操作做准备。
预处理步骤可能包括灰度转换、噪声去除、平滑等。
这些步骤可以帮助消除图像中的噪声，并使图像的特征更加突出。
2.滤波处理滤波处理的目的是减少图像中的噪声，同时保留边缘信息。
常用的滤波器包括高斯滤波器、中值滤波器等。
滤波处理有助于提高后续边缘检测的准确性。
3.边缘检测算子边缘检测算子是边缘检测算法的核心。
常见的算子包括Sobel算子、Prewitt 算子、Canny算子等。
这些算子通过特定的数学运算来识别和提取图像中的边缘。
算子将根据图像局部像素的强度变化来确定边缘。
4.后处理后处理是对检测到的边缘进行进一步处理和优化。
这可能包括去除假阳性边缘（即非实际边缘的误检测）、连接断裂的边缘、平滑边缘等。
后处理有助于提高边缘检测结果的准确性和可解释性。
5.阈值处理阈值处理是用来确定哪些边缘是显著的，哪些不是。
通过设置一个阈值，可以将边缘检测结果转化为二值图像，其中显著的边缘被标记为特定值（通常是1），不显著的边缘被标记为0。
这有助于简化分析和降低计算复杂性。
6.边缘特征提取边缘特征提取是提取已检测到的边缘的特征的过程。
这可能包括测量边缘的角度、长度、形状等属性。
这些特征可以用于进一步的图像分析和理解，例如对象识别或场景分类。
7.性能评估性能评估是评估边缘检测算法效果的步骤。
评估指标可能包括边缘检测的准确性、计算效率、鲁棒性等。
评估也可以采用定量方法，如比较人工标定的真实边缘与检测到的边缘的相似性。
此外，还可以通过比较不同算法的检测结果来评估性能。
性能评估有助于改进和优化算法，提高其在实际应用中的表现。
几种常用边缘检测算法的比较
几种常用边缘检测算法的比较边缘检测是在数字图像上寻找图像亮度变化的过程，它对于图像处理和计算机视觉任务非常重要。
常见的边缘检测算法有Sobel算子、Prewitt算子、Roberts算子和Canny边缘检测算法。
本文将对这几种算法进行比较。
1. Sobel算子：Sobel算子是一种常见的边缘检测算法，它通过计算图像像素点与其邻域像素点之间的差异来检测边缘。
Sobel算子具有简单、快速的优点，可以检测水平和垂直方向的边缘，但对于斜向边缘检测效果较差。
2. Prewitt算子：Prewitt算子也是一种常用的边缘检测算法，它类似于Sobel算子，通过计算图像像素点与其邻域像素点之间的差异来检测边缘。
Prewitt算子可以检测水平、垂直和斜向边缘，但对于斜向边缘的检测结果可能不够精确。
3. Roberts算子：Roberts算子是一种简单的边缘检测算法，它通过计算图像像素点与其对角线方向上的邻域像素点之间的差异来检测边缘。
Roberts算子计算简单，但对于噪声敏感，容易产生干扰边缘。
4. Canny边缘检测算法：Canny边缘检测算法是一种经典的边缘检测算法，它包含多个步骤：高斯滤波、计算梯度、非最大抑制和双阈值处理。
Canny算法具有良好的边缘定位能力，并且对于噪声和细节边缘具有较好的抑制效果。
但Canny算法计算复杂度较高，在处理大规模图像时可能较慢。
综上所述，不同的边缘检测算法具有各自的优缺点。
若要选择适合应用的算法，需要综合考虑图像特点、计算复杂度和应用需求等因素。
如果对图像边缘的方向要求不高，可以选择Sobel或Prewitt算子；如果对图像边缘的方向要求较高，可以选择Canny算法。
另外，为了获得更好的边缘检测结果，通常需要进行适当的预处理，如灰度化、滤波和阈值处理等。
最后，对于不同的应用场景，可能需要使用不同的算法或算法组合来满足特定需求。
edge_detection_边缘检测
边缘检测-edge detection1.问题描述边缘检测是图像处理和计算机视觉中的基本问题，边缘检测的目的是标识数字图像中亮度变化明显的点。
图像属性中的显著变化通常反映了属性的重要事件和变化。
这些包括（i）深度上的不连续、（ii）表面方向不连续、（iii）物质属性变化（iv）场景照明变化。
边缘检测是图像处理和计算机视觉中，尤其是特征提取中的一个研究领域。
边缘检测的评价是指对边缘检测结果或者边缘检测算法的评价。
诚然，不同的实际应用对边缘检测结果的要求存在差异，但大多数因满足以下要求：1）正确检测出边缘2）准确定位边缘3）边缘连续4）单边响应，即检测出的边缘是但像素的2.应用场合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。
基于零穿越的方法通过寻找图像二阶导数零穿越来寻找边界，通常是Laplacian过零点或者非线性差分表示的过零点。
3.研究历史和现状边缘检测作为图像处理的一个底层技术，是一个古老又年轻的课题，有着悠久的历史。
早在1959年，B.Julez就提到过边缘检测，随后，L.G.Robert于1965年对边缘检测进行系统的研究。
3.1一阶微分算子一阶微分算子是最原始，最基本的边缘检测方法，它的理论依据是边缘是图像中灰度发生急剧变化的地方，而图像的提督刻画了灰度的变化速率。
因此，通过一阶微分算子可以增强图像中的灰度变化区域，然后对增强的区域进一步判断边缘。
在点（x,y）的梯度为一个矢量，定义为：梯度模值为：梯度方向为：根据以上理论，人们提出了许多算法，经典的有：Robert算子，Sobel算子等等，这些一阶微分算子的区别在于算子梯度的方向，以及在这些方向上用离散化数值逼近连续导数的方式和将这些近似值合成梯度的方式不同。
边缘检测的原理
边缘检测的原理边缘检测是图像处理中的一项重要技术，它可以用于图像分割、物体识别等领域。
本文将从边缘的定义、边缘检测方法、常见算法优缺点等方面详细介绍边缘检测的原理。
一、边缘的定义在图像中，边缘通常被定义为两个不同区域之间的分界线。
这些区域可以是具有不同颜色、纹理或亮度等特征的区域。
在数字图像中，边缘通常表示为像素值突然变化的位置。
二、边缘检测方法目前，常见的边缘检测方法主要包括基于梯度算子、基于模板匹配和基于机器学习等方法。
1. 基于梯度算子基于梯度算子的边缘检测方法是最为常用和经典的方法之一。
该方法通过计算图像灰度值变化率来确定图像中物体与背景之间的分界线。
其中，Sobel算子和Canny算子是最为常用的两种梯度算子。
Sobel算子是一种3x3或5x5大小的卷积核，它可以计算出每个像素点周围8个邻居像素的梯度值，并将这些梯度值进行加权平均。
Sobel 算子通常被用于检测图像中边缘的方向和强度。
Canny算子是一种基于高斯滤波器和非极大值抑制的边缘检测方法。
该算法首先使用高斯滤波器对图像进行平滑处理，然后计算每个像素点的梯度值和方向。
接着，通过非极大值抑制来消除非边缘像素，并使用双阈值法来确定弱边缘和强边缘。
2. 基于模板匹配基于模板匹配的边缘检测方法是一种基于特定形状模板的技术。
该方法通过在图像上移动一个预定义的模板，来寻找与模板匹配的区域。
当模板与图像中某个区域完全匹配时，就可以确定该区域为边缘。
3. 基于机器学习基于机器学习的边缘检测方法是一种新兴技术，它通过训练分类器来自动识别图像中的边缘。
该方法通常需要大量标记数据来训练分类器，并且需要考虑特征选择、分类器设计等问题。
三、常见算法优缺点1. Sobel算子优点：计算简单，速度快，适用于实时处理。
缺点：对噪声敏感，容易产生虚假边缘。
2. Canny算子优点：能够检测到细节和弱边缘，能够消除噪声和虚假边缘。
缺点：计算复杂，速度慢，需要调整参数以获得最佳效果。
边缘检测的原理
边缘检测的原理概述边缘检测是计算机视觉领域中一种常用的图像处理技术，用于检测图像中的边缘信息。
边缘是指图像中灰度级发生突变的区域，通常表示物体的轮廓或对象的边界。
边缘检测在很多图像处理应用中起着重要的作用，如图像分割、目标检测、图像增强等。
基本原理边缘检测的基本原理是利用像素点灰度值的变化来检测边缘。
在数字图像中，每个像素点都有一个灰度值，范围通常是0到255。
边缘处的像素点灰度值变化较大，因此可以通过检测像素点灰度值的梯度来找到边缘。
常用算法1. Roberts算子Roberts算子是一种基于差分的边缘检测算法。
它通过计算相邻像素点之间的差值来检测边缘。
具体计算方式如下：1.将图像转换为灰度图像。
2.将每个像素点与其相邻的右下方像素点（即(i,j)和(i+1,j+1)）进行差值计算。
3.将每个像素点与其相邻的右上方像素点（即(i,j+1)和(i+1,j)）进行差值计算。
4.对上述两组差值进行平方和再开方得到边缘强度。
5.根据设定的阈值对边缘强度进行二值化处理。
2. Sobel算子Sobel算子是一种基于滤波的边缘检测算法。
它通过使用两个卷积核对图像进行滤波操作，从而获取图像中每个像素点的梯度信息。
具体计算方式如下：1.将图像转换为灰度图像。
2.使用水平和垂直方向上的两个卷积核对图像进行滤波操作。
3.将水平和垂直方向上的滤波结果进行平方和再开方得到边缘强度。
4.根据设定的阈值对边缘强度进行二值化处理。
3. Canny边缘检测算法Canny边缘检测算法是一种基于多步骤的边缘检测算法，被广泛应用于计算机视觉领域。
它在边缘检测的精度、对噪声的抑制能力和边缘连接性上都有很好的表现。
Canny算法的主要步骤包括：1.将图像转换为灰度图像。
2.对图像进行高斯滤波以减小噪声的影响。
3.计算图像的梯度和方向。
4.对梯度进行非极大值抑制，只保留局部极大值点。
5.使用双阈值算法进行边缘连接和边缘细化。
6.得到最终的边缘图像。
halcon 边缘检测算子
halcon 边缘检测算子摘要：1.边缘检测的定义和意义2.常见的边缘检测算子3.Halcon 边缘检测算子的特点和应用4.Halcon 边缘检测算子的优缺点5.结论正文：边缘检测是计算机视觉和图像处理领域的重要技术之一，其目的是从图像中提取出物体边缘的信息。
边缘检测的定义是：使用数学方法提取图像像元中具有亮度值（灰度）空间方向梯度大的边、线特征的过程。
边缘，是指周围像素灰度有阶跃变化或屋顶等变化的那些像素的集合。
图像的边缘对应着图像灰度的不连续性。
显然图像的边缘很少是从一个灰度跳到另一个灰度的理想状况。
真实图像的边缘通常都具有有限的宽度呈现出陡峭的斜坡状。
边缘的锐利程度由图像灰度的梯度决定。
梯度是指灰度变化的最快的方向和数量。
常见的边缘点有三种，分别是阶梯形边缘、脉冲形边缘和屋顶形边缘。
在边缘检测中，有许多常见的边缘检测算子，如Sobel 算子、Prewitt 算子、Roberts 算子和Canny 算子等。
这些算子都有各自的特点和适用场景。
Sobel 算子主要用来检测边缘，其技术上是以离散型的差分算子，用来运算图像亮度函数的梯度的近似值。
Prewitt 算子和Roberts 算子也是常用的边缘检测算子，它们通过计算图像的梯度来检测边缘。
Canny 算子则是一种多步骤的边缘检测算法，能够检测出更加精确的边缘。
Halcon 边缘检测算子是Halcon 图像处理库中的一种边缘检测算子。
Halcon 边缘检测算子的特点是能够自适应地调整边缘检测的参数，如边缘检测的阈值、边缘检测的类型等。
这使得Halcon 边缘检测算子能够更好地适应不同的图像和应用场景。
Halcon 边缘检测算子的应用主要包括机器视觉、工业自动化、医学影像处理等领域。
Halcon 边缘检测算子的优缺点如下。
优点：首先，Halcon 边缘检测算子具有较高的检测精度和鲁棒性，能够检测出图像中的细小边缘和噪声干扰；其次，Halcon 边缘检测算子具有自适应的参数调整能力，能够适应不同图像和应用场景；最后，Halcon 边缘检测算子的计算效率较高，能够在较短的时间内完成边缘检测任务。
边缘检测算法
边缘检测算法边缘检测算法是一种重要的图像处理算法，它的目的是检测和跟踪图像中元素的边缘。
这种算法可以应用于多种图像处理任务，如图像分割、轮廓提取、模式识别和智能对象跟踪等。
本文将简要介绍边缘检测算法的基本原理、分类及典型应用。
一、边缘检测算法的基本原理边缘检测算法的原理是检测图像中的暗线和亮线，这些线形成的边缘是图像中最基本的元素。
因此，边缘检测算法是一种通过检测图像中元素的边缘来提取图像特征的算法。
它通过比较图像中相邻像素的灰度值来确定是否存在边缘，并对边缘位置、方向和强度进行测定。
一般来说，边缘检测包括：分析图像中元素的灰度变化；检测边缘的位置和方向；图像细化和凸性检测来确定形状信息。
二、边缘检测算法的分类边缘检测算法可以分为积分或空间域算法和滤波器或频域算法两大类。
积分或空间域算法通过计算图像像素灰度变化，例如梯度、高斯梯度、灰度梯度等等，来检测边缘；滤波器或频域算法则通过运用滤波器，如Sobel、Roberts、Prewitt、Laplacian等，来检测边缘。
三、边缘检测算法的典型应用边缘检测算法可以应用于多种图像处理任务，如图像分割、轮廓提取、模式识别和智能对象跟踪等。
1.像分割。
边缘检测算法可以用来识别图像中不同的部分，从而实现图像分割。
2.廓提取。
边缘检测算法可以用来检测图像中各个对象的轮廓，从而实现轮廓提取。
3.式识别。
边缘检测算法可以用来识别图像中的模式，从而实现模式识别。
4.能对象跟踪。
边缘检测算法可以用来跟踪动态对象，从而实现智能对象跟踪。
综上所述，边缘检测算法是一种重要的图像处理算法，它可以应用于多种图像处理任务，如图像分割、轮廓提取、模式识别和智能对象跟踪等，从而能够提高图像处理的效率。
随着技术的不断发展，边缘检测算法将越来越受欢迎并被广泛应用于各种图像处理任务中。
边缘检测的原理
边缘检测的原理边缘检测是数字图像处理中的常见任务，它能够识别并提取出图像中物体的边缘信息。
在计算机视觉和模式识别领域，边缘特征对于物体识别、分割以及图像理解非常重要。
本文将介绍边缘检测的原理及其常用的方法。
一、边缘的定义边缘是图像中亮度变化剧烈处的集合。
在图像中，边缘通常表示物体之间的分界线或物体自身的边界轮廓。
边缘通常由亮度或颜色的不连续性引起，可以用于图像分析、特征提取和图像增强等应用中。
二、边缘检测的原理边缘检测的目标是找到图像中的所有边缘，并将其提取出来。
边缘检测的原理基于图像亮度的一阶或二阶变化来进行。
常用的边缘检测原理包括：1. 一阶导数方法一阶导数方法利用图像亮度的一阶导数来检测边缘。
最常见的方法是使用Sobel算子、Prewitt算子或Roberts算子计算图像的梯度，然后通过设置合适的阈值将梯度较大的像素点判定为边缘。
2. 二阶导数方法二阶导数方法通过对图像亮度进行二阶导数运算来检测边缘。
其中，Laplacian算子是最常用的二阶导数算子，它可以通过计算图像的二阶梯度来获取边缘信息。
类似于一阶导数方法，二阶导数方法也需要设定适当的阈值来提取边缘。
3. Canny算子Canny算子是一种广泛使用的边缘检测算法，它综合了一阶和二阶导数方法的优点。
Canny算子首先使用高斯滤波平滑图像，然后计算图像的梯度和梯度方向，并根据梯度方向进行非极大值抑制。
最后，通过双阈值算法检测出真正的边缘。
三、边缘检测的应用边缘检测在计算机视觉和图像处理中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用：1. 物体检测与分割边缘检测可以帮助识别图像中的物体并进行分割。
通过提取物体的边缘，可以实现对图像内容的理解和分析。
2. 图像增强边缘检测可以用于图像增强，通过突出图像中的边缘信息，使图像更加清晰和饱满。
3. 特征提取边缘是图像中最重要的特征之一，可以用于物体识别、图像匹配和目标跟踪等应用中。
通过提取边缘特征，可以实现对图像的自动识别和分析。
图像处理中的边缘检测和图像分割
图像处理中的边缘检测和图像分割在计算机视觉领域中，图像处理是一项非常重要的技术。
其中，边缘检测和图像分割是两个关键环节。
本文将从边缘检测和图像分割的基本概念入手，详细介绍它们的原理和应用。
一、边缘检测1、基本概念边缘是指图像中亮度、颜色等性质发生突然变化的地方。
边缘检测就是在图像中寻找这些突然变化的地方，并将它们标记出来。
在实际应用中，边缘检测可以用于目标跟踪、物体检测等方面。
2、常见方法常见的边缘检测算法有Canny、Sobel、Laplacian等。
其中，Canny算法是一种广泛使用的边缘检测算法，其基本原理是通过计算图像中每个像素点的梯度值和方向，来判断该点是否为边缘。
Sobel算法则是利用了图像卷积的思想，先对图像进行卷积操作，再计算得到每个像素点的梯度值。
Laplacian算法则是通过计算图像中每个像素点的二阶导数，来寻找亮度突变的地方。
3、应用场景边缘检测常用于在图像中寻找物体的轮廓线，或者分离图像中的前景和背景等方面。
例如在计算机视觉中的人脸识别中，边缘检测可以用于提取人脸的轮廓线，以便于后续的特征提取和匹配。
二、图像分割1、基本概念图像分割是把图像中的像素点分成不同的区域，以便于更好地理解和处理图像。
分割的结果通常是一个二值图像，其中每个像素点被标记为前景或者背景。
在实际应用中，图像分割可以用于目标检测、图像识别等方面。
2、常见方法常见的图像分割算法有阈值分割、聚类分割、边缘分割等。
其中，阈值分割是一种较为简单且常用的分割算法，其原理是为图像中每个像素点设置一个阈值，大于阈值的像素点被标记为前景，小于阈值的则为背景。
聚类分割算法则是通过对图像中像素点进行聚类操作，来划分不同的区域。
边缘分割则是利用边缘检测的结果，将图像分成前景和背景两个部分。
3、应用场景图像分割可以应用于诸如目标检测、图像识别、医学图像分析等方面。
例如在医学图像分析中，图像分割可以用于将CT或MRI图像中的组织分割成肝、肿瘤等不同的部分，以便于医生更好地进行预测和治疗决策。
图像处理技术中的边缘检测方法介绍
图像处理技术中的边缘检测方法介绍边缘检测是图像处理领域中的一个重要任务，它在许多应用中扮演着关键的角色。
边缘是图像中颜色、亮度或纹理等变化的地方，通过检测图像中的边缘，我们可以提取出物体的轮廓信息，进行目标检测、图像分割、计算图像的梯度等。
本文将介绍图像处理中常用的边缘检测方法，包括基于梯度的方法和基于模板的方法。
1. 基于梯度的边缘检测方法基于梯度的边缘检测方法是最常用且经典的边缘检测方法之一。
其基本思想是通过计算图像的梯度来识别图像中的边缘。
常用的基于梯度的边缘检测算法有Sobel算子、Prewitt算子和Canny算子。
- Sobel算子：Sobel算子使用一个3x3的卷积核计算图像的水平和垂直梯度，然后根据计算得到的梯度值来确定边缘的位置和方向。
- Prewitt算子：Prewitt算子与Sobel算子类似，也是使用一个3x3的卷积核计算图像的梯度。
不同之处在于Prewitt算子使用了不同的卷积核来计算水平和垂直方向上的梯度。
- Canny算子：Canny算子是一种效果较好且广泛应用的边缘检测算法。
它通过多阶段的处理过程来提取图像中的边缘，包括高斯滤波、计算梯度幅值和方向、非最大抑制和双阈值处理等步骤。
2. 基于模板的边缘检测方法基于模板的边缘检测方法是另一类常见的边缘检测方法，它通过匹配图像中的模板来寻找边缘。
常用的基于模板的边缘检测算法有Laplacian算子和Canny算子的模板匹配方法。
- Laplacian算子：Laplacian算子使用一个4或8邻域模板对图像进行卷积操作，然后通过计算卷积结果的二阶导数来检测边缘。
Laplacian算子可以提供更为精确的边缘信息，但同时也更容易受到噪声的干扰。
- Canny算子的模板匹配方法：在Canny算子中，我们可以通过将导数变换为模板匹配的方式来进行边缘检测。
这种方法可以减少噪声对边缘检测结果的干扰，同时保留边缘的细节信息。
综上所述，图像处理技术中的边缘检测方法主要包括基于梯度的方法和基于模板的方法。
边缘检测的原理
边缘检测的原理
边缘检测是一种图像处理技术，它的原理是通过分析和识别图像中颜色、灰度或纹理的突变部分，提取出图像中物体轮廓的技术。
边缘检测的基本原理是基于图像的梯度变化。
在一幅图像中，物体的边缘往往表现为像素灰度值的变化。
利用这种像素灰度值的变化可以找到图像中的边缘。
常用的边缘检测算法包括Sobel算子、Prewitt算子和Canny算子。
Sobel算子是一种基于图像灰度梯度的边缘检测算法。
它将图像中每个像素的灰度值与其周围像素的灰度值进行卷积运算，得到图像的梯度值。
通过设置阈值来提取出图像中的边缘。
Prewitt算子是一种类似于Sobel算子的边缘检测算法。
它也是通过对图像中的每个像素进行卷积运算来计算梯度值，然后通过设定阈值来提取边缘。
Canny算子是一种比较高级的边缘检测算法，它结合了图像梯度和非极大值抑制技术。
对图像中每个像素进行梯度计算，并在梯度最大值处绘制边缘。
然后利用阈值来筛选出符合条件的边缘。
边缘检测在计算机视觉、图像处理等领域都有广泛的应用。
通
过边缘检测，可以提取图像中的特征信息，例如物体的轮廓、边界等，从而实现目标检测、图像分割、图像修复等任务。
图像处理中边缘检测的使用教程
图像处理中边缘检测的使用教程边缘检测在图像处理中扮演着重要的角色，它能够帮助我们识别出图像中的边界，从而进一步处理或分析图像。
本文将为您讲解边缘检测的基本原理、常用算法以及实际应用。
一、边缘检测的基本原理图像的边缘指的是图像中灰度值发生突变的地方，通常是颜色、亮度或纹理的变化。
在图像处理中，边缘检测是通过计算图像中像素点的梯度来实现的。
常用的边缘检测算法有Sobel算子、Prewitt算子和Canny算子。
1. Sobel算子Sobel算子是一种计算图像梯度的算法，它通过计算图像中每个像素点的水平和垂直梯度来实现边缘检测。
Sobel算子对图像噪声有较好的抑制效果，同时能够检测到图像中的边界。
2. Prewitt算子Prewitt算子也是一种常用的边缘检测算法，它与Sobel算子原理相似，同样通过计算图像中每个像素点的水平和垂直梯度来实现边缘检测。
Prewitt算子在计算上比Sobel算子更简单，但噪声抑制能力略低于Sobel算子。
3. Canny算子Canny算子是一种经典的边缘检测算法，它通过多阶段的处理来实现边缘检测。
首先，Canny算子使用高斯滤波器平滑图像，然后计算图像中每个像素点的梯度和方向，接着使用非极大值抑制方法提取边缘，最后应用双阈值处理来确定最终的边缘。
二、边缘检测的常用算法除了上述提到的Sobel算子、Prewitt算子和Canny算子，还有其他一些常用于边缘检测的算法，如拉普拉斯算子、Robert算子和Scharr算子。
1. 拉普拉斯算子拉普拉斯算子是一种二阶微分算子，它能够检测出图像中的局部极值点，从而实现边缘检测。
拉普拉斯算子对图像中的噪声比较敏感，因此常常需要进行噪声抑制处理。
2. Robert算子Robert算子是一种计算图像边缘的简单算法，它通过计算图像中相邻像素点的差异来实现边缘检测。
相比于其他算子，Robert算子计算量较小，但对于噪声比较敏感。
3. Scharr算子Scharr算子是一种类似于Sobel算子的边缘检测算法，它通过计算图像中每个像素点的水平和垂直梯度来实现边缘检测。
边缘检测原理
边缘检测原理边缘检测是计算机视觉领域中的基础技术，用于检测图像中的边缘信息。
边缘在图像中表示了不同区域之间的边界，对于图像分割、物体识别和目标跟踪等任务具有重要意义。
在本文中，将介绍常见的边缘检测原理及其应用。
一、Sobel算子Sobel算子是一种基于局部像素差值的边缘检测方法，通过计算像素点周围邻域像素的灰度值差异来识别边缘。
Sobel算子分为水平和垂直两个方向的算子，分别用于检测图像中的水平和垂直边缘。
对于一幅图像中的像素点，水平方向的Sobel算子表示为：-1 0 1Gx = [-2 0 2]-1 0 1垂直方向的Sobel算子表示为：-1 -2 -1Gy = [ 0 0 0]1 2 1通过将Sobel算子与图像的每一个像素点进行卷积操作，我们可以得到该像素点的边缘强度和边缘方向。
边缘强度可以通过计算卷积结果的梯度幅值来表示。
二、Canny边缘检测Canny边缘检测算法是一种常用的边缘检测方法，它结合了图像灰度梯度、非极大值抑制和双阈值处理等步骤，能够有效地提取图像中的边缘信息。
首先，Canny算法利用Sobel算子计算图像的梯度幅值和方向，得到图像的梯度图。
其次，Canny算法对梯度图进行非极大值抑制，即在梯度方向上对像素进行极大值筛选。
只有梯度幅值在其所在方向上是局部最大值的像素才被保留下来，其他像素被抑制掉。
然后，Canny算法利用双阈值处理来检测强边缘和弱边缘。
首先选择两个阈值：高阈值和低阈值。
边缘强度大于高阈值的像素点被认为是强边缘，并被保留下来。
边缘强度介于高阈值和低阈值之间的像素点被认为是弱边缘，需要进一步判断其是否是真正的边缘。
最后，Canny算法使用边缘连接算法将弱边缘连接到强边缘，形成完整的边缘线条。
三、边缘检测的应用边缘检测在计算机视觉中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 图像分割：边缘信息可以帮助将图像分割成不同的区域，用于图像的后续处理和分析。
2. 物体识别：通过检测图像中的边缘，可以提取物体的外观轮廓，从而实现物体的识别和分类。
图像处理中的边缘检测与图像增强技术
图像处理中的边缘检测与图像增强技术边缘检测是图像处理领域中的重要技术，它主要用于提取图像中的边缘信息，帮助我们分析和理解图像。
图像增强则是通过改变图像的亮度、对比度等参数，使得图像更加明亮和清晰。
本文将介绍边缘检测和图像增强的原理、常用算法和应用领域。
一、边缘检测技术边缘是图像中灰度变化比较大的区域，通常表示物体边界或者纹理的边界。
边缘检测的目标是在图像中找到这些边缘，并将其提取出来。
常见的边缘检测算法有Sobel算子、Prewitt算子、Roberts算子和Canny算子。
1. Sobel算子Sobel算子是一种最简单和最常用的边缘检测算法之一。
它通过在图像中进行卷积运算，通过计算像素点与其邻域像素点之间的差异来作为边缘的强度。
Sobel算子有水平和垂直两个方向的算子，通过计算两个方向上的差异来得到最终的边缘值。
2. Prewitt算子Prewitt算子也是一种常用的边缘检测算法，它与Sobel算子类似，也是通过计算像素点与其邻域像素点之间的差异来作为边缘的强度。
不同之处在于Prewitt算子使用了不同的卷积核，其结果可能会略有差异。
3. Roberts算子Roberts算子是一种简单的边缘检测算法，它使用了一个2x2的卷积核。
通过计算相邻像素点之间的差异，Roberts算子可以提取图像中的边缘信息。
然而，Roberts算子相对于其他算法来说，其结果可能会较为粗糙。
4. Canny算子Canny算子是一种边缘检测的经典算法，由于其较好的性能和效果，被广泛应用于边缘检测领域。
Canny算子主要包括以下几步：首先，对图像进行高斯滤波，以平滑图像；其次，计算图像的梯度和边缘方向；然后，通过非极大值抑制去除不是边缘的像素；最后，通过双阈值算法将边缘连接为一条连续的线。
二、图像增强技术图像增强是指通过改变图像的亮度、对比度等参数，使得图像更加明亮和清晰。
图像增强可以提高图像的质量，使得图像更适合用于后续的分析和处理。
一阶导数的边缘检测基本步骤
一阶导数的边缘检测基本步骤一阶导数的边缘检测是一种常用的图像处理技术，用于提取图像中物体边界上的强度变化信息。
它可以帮助我们在数字图像中找到物体的边缘，从而用于目标检测、图像识别等应用场景。
边缘检测的基本步骤如下：1. 图像灰度化：由于一阶导数算法针对的是灰度图像，所以在进行边缘检测之前，需要将彩色图像转化为灰度图像。
灰度图像只有一个单一的强度分量，更容易分析图像边缘。
2. 平滑滤波：为了减少图像中的噪声干扰，需要对图像进行平滑处理。
常用的平滑滤波算法包括均值滤波、高斯滤波等。
平滑滤波有助于去除图像中的高频噪声，提高边缘检测的效果。
3. 计算梯度：一阶导数的边缘检测主要是通过计算图像中每个像素点的梯度来实现的。
梯度是指像素强度变化最为剧烈的方向和大小。
常见的一阶导数算子有Sobel、Prewitt、Roberts等。
通过对图像进行卷积运算，可以得到图像中每个像素点的梯度值。
4. 非最大值抑制：由于图像中边缘通常是比较细长的，而梯度计算会导致边缘变宽，因此需要对梯度图像进行非最大值抑制。
非最大值抑制的思想是在梯度方向上，只保留局部梯度最大值的像素点，从而得到细化的边缘。
5. 阈值处理：为了得到二值化的图像边缘，需要进行阈值处理。
阈值是根据梯度的大小来设定的。
大于阈值的像素点被视为强边缘，小于阈值的像素点被视为弱边缘或背景。
可以根据应用需求来设定不同的阈值。
经过以上的基本步骤，我们就可以得到一幅灰度图像的边缘信息了。
然而，一阶导数的边缘检测也存在一些问题，比如容易受到噪声的干扰，也可能会导致一些边缘连接不连续的问题。
因此，在实际应用中，可以采用更高级的边缘检测算法，如Canny边缘检测算法，来获得更好的边缘检测效果。
在使用一阶导数的边缘检测算法时，还需要注意选择合适的参数和算子，根据图像的特点进行调节。
另外，边缘检测的结果也可以作为后续图像处理的输入，如图像分割、目标识别等。
因此，学习和掌握一阶导数的边缘检测算法对于数字图像处理是非常重要的。
边缘检测 常用 算法
边缘检测是计算机视觉和图像处理中的一项重要任务，它用于识别图像中物体的边界或不同区域之间的边缘。
边缘检测算法通过检测图像中像素强度的快速变化来工作。
以下是一些常用的边缘检测算法：Sobel算子：Sobel边缘检测算法是一种基于一阶导数的离散微分算子，它结合了高斯平滑和微分求导。
Sobel算子对噪声具有平滑作用，提供较为精确的边缘方向信息，但边缘定位精度不够高。
当对精度要求不是很高时，是一种较为常用的边缘检测方法。
Prewitt算子：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，对噪声具有平滑作用。
其原理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水平边缘，一个检测垂直边缘。
Canny算子：Canny边缘检测算法是John F. Canny于1986年开发出来的一个多级边缘检测算法。
Canny的目标是找到一个最优的边缘检测算法，最优边缘检测的含义是：好的检测- 算法能够尽可能多地标识出图像中的实际边缘，漏检真实边缘的情况和误检非边缘轮廓的情况都最少。
Laplacian算子：Laplacian算子是一种二阶导数算子，具有旋转不变性，可以满足不同走向的图像边缘锐化要求。
通常其算子的系数之和需要为零。
由于拉普拉斯算子对噪声比较敏感，所以图像一般先经过平滑处理，因为平滑处理会用到拉普拉斯算子，所以通常将平滑处理的过程和拉普拉斯锐化处理的过程合并在一起做，此时平滑处理的滤波器又称为掩模。
Roberts算子：Roberts算子又称为交叉微分算法，它是基于2x2的邻域计算差分的方法。
Roberts算子采用对角线方向相邻两像素之差近似梯度幅值检测边缘。
这些算法各有优缺点，选择哪种算法取决于具体的应用场景和需求。
例如，Canny算子通常被认为是边缘检测的最优算法，但它在计算上可能比Sobel或Prewitt算子更复杂。
医学图像处理中的边缘检测方法与效果评估研究
医学图像处理中的边缘检测方法与效果评估研究摘要：医学图像处理中的边缘检测是一项关键任务，旨在准确提取出医学图像中物体的边界。
本文将介绍一些常用的边缘检测方法，并对它们的效果进行评估。
引言：医学图像处理在现代医学领域中起着至关重要的作用，它可以帮助医生诊断疾病、制定治疗方案以及进行手术规划。
而边缘检测作为医学图像处理的基础，直接影响着后续的图像分析和处理结果。
因此，研究医学图像处理中的边缘检测方法及其效果评估具有重要的实际意义。
一、常用的边缘检测方法1. Roberts算子Roberts算子是一种经典的边缘检测方法，其基本原理是通过计算像素点与其相邻像素点的差值来检测边缘。
在医学图像中，Roberts算子能够较好地检测出边缘，但会产生较多的噪声点。
2. Sobel算子Sobel算子是一种常用的边缘检测算法，通过对图像进行卷积运算来计算像素点的梯度值，从而检测出边缘。
Sobel算子在医学图像处理中被广泛应用，并且在一定程度上能够减少噪声。
3. Canny边缘检测Canny边缘检测是一种基于图像梯度的边缘检测方法，其独特之处在于能够自适应地选择合适的阈值来检测边缘。
Canny边缘检测在医学图像处理中表现出较好的性能，能够提取出边缘的细节，并具有较低的噪声敏感度。
二、边缘检测效果评估方法1. ROC曲线ROC曲线是一种常用的边缘检测效果评估方法，它通过绘制真阳性率与假阳性率之间的关系曲线来评估边缘检测算法的性能。
在医学图像处理中，可以根据ROC曲线的形状和曲线下面积来对边缘检测算法进行评估。
2. F-measureF-measure是一种综合考虑精确率和召回率的评价指标，它可以综合评估边缘检测算法对边缘的准确度和完整性。
在医学图像处理中，可以通过计算F-measure值来评估边缘检测算法的效果。
3. 噪声敏感度噪声敏感度是评估边缘检测算法对噪声的敏感程度的指标。
在医学图像处理中，边缘检测算法应该对噪声具有一定的抑制能力，能够准确地提取出物体的边缘，并尽量排除噪声干扰。
边缘检测的名词解释
边缘检测的名词解释边缘检测是计算机视觉领域中一项重要的图像处理技术，其目的是识别和提取图像中各个物体或场景的边缘信息。
边缘是指图像中颜色或亮度发生明显变化的地方，它标志着物体之间的分界线或者物体与背景之间的过渡区域。
边缘检测能够帮助我们理解图像中的结构，更好地分析图像内容并进行后续的图像处理和分析。
在计算机视觉应用中，边缘检测有着广泛的应用。
例如在目标识别中，边缘检测可以帮助我们找到物体的轮廓，从而进行物体的识别和分类。
在图像分割方面，边缘检测可以用来分割图像中的不同区域，提取感兴趣的物体。
此外，边缘检测还可以用于图像增强、图像压缩等领域。
常用的边缘检测算法包括Sobel算子、Laplacian算子、Canny算子等。
这些算法基于图像的灰度值和亮度变化来检测边缘。
Sobel算子通过计算图像中每个像素点的梯度幅值来确定边缘的位置和方向。
Laplacian算子则通过计算像素值的二阶导数来检测边缘。
而Canny算子则是一种综合性的边缘检测算法，它综合了Sobel 算子和Laplacian算子的优点，在性能上更加稳定和准确。
边缘检测并不是一项简单的任务，它受到噪声、光照变化、图像分辨率等因素的影响。
因此，在进行边缘检测前，通常需要进行预处理，比如图像平滑、灰度化等步骤，以减少这些干扰因素对边缘检测结果的影响。
边缘检测并非完美，它仍然存在一些问题和挑战。
例如，边缘检测往往会产生一些不连续和不完整的边缘，这需要通过进一步的处理和分析来解决。
此外，在图像中存在复杂的背景和纹理时，边缘检测的准确性也会受到影响。
因此，为了获得更好的边缘检测效果，我们需要结合其他的图像处理和分析技术，如图像分割、特征提取等。
总结起来，边缘检测是计算机视觉中一项重要的图像处理技术，其通过识别和提取图像中的边缘信息来帮助我们理解图像结构、进行目标识别和图像分割等应用。
虽然边缘检测还存在一些问题和挑战，但随着技术的不断进步和研究的不断深入，相信边缘检测在图像处理领域将发挥更大的作用。
第六章边缘检测
第六章边缘检测边缘（edge)是指图像局部亮度变化最显著的部分.边缘主要存庄于目标与目标、目标与背景、区域与区域（包括不同色彩）之间，是图像分割、纹理特征提取等图像分析的重要基础，图像分析和理解的第一步常常是边缘检测（edge detection），由于边缘检测十分重要，因此成为机器视觉研究领域最活跃的课题之一，本章主要讨论边缘检测和定位的基本概念，并通过几种常用的边缘检测器来说明边缘检测的基本问题。
图像中的边缘通常与图像亮度或图像亮度的一阶导数的不连续性有关.图像亮度的不连续可分为:①阶跃不连续，即图像亮度在不连续处的两边的象素灰度值有着显著的差异;②线条不连续，即图像亮度突然从一个值变化到另一个值，保持一个较小的行程后又返回到原来的值.在实际中，阶跃和线条边缘图像是很少见的，由于大多数传感元件具有低频特性，使得阶跃边缘变成斜坡型边缘，线条边缘变成屋顶形边缘，其中的亮度变化不是瞬间的，而是跨越一定的距离，这些边缘如图6.1所示。
对一个边缘来说，有可能同时具有阶跃和线条边缘特性.例如在一个表面上，由一个平面变化到法线方向不同的另一个平面就会产生阶跃边缘;如果这一表面具有镜面反射特性且两平面形成的棱角比较圆滑，则当棱角圆滑表面的法线经过镜面反射角时，由于镜面反射分量，在棱角圆滑表面上会产生明亮光条，这样的边缘看起来像在阶跃边缘上叠加了一个线条边缘.由于边缘可能与场景中物体的重要特征对应，所以它是很重要的图像特征.比如，一个物体的轮廓通常产生阶跃边缘，因为物体的图像亮度不同于背景的图像亮度。
在讨论边缘算子之前，首先给出一些术语的定义：边缘点：图像中亮度显著变化的点.边缘段：边缘点坐标[i,j]及其方向θ的总和，边缘的方向可以是梯度角.边缘检测器：从图像中抽取边缘(边缘点或边缘段）集合的算法.轮廓:边缘列表，或是一条边缘列表的曲线模型.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:一个用来确定轮廓图像(指滤波后的图像）的搜索过程.边缘点的坐标可以是边缘位置象素点的行、列整数标号,也可以在子象素分辨率水平上表示.边缘坐标可以在原始图像坐标系上表示，但大多数情况下是在边缘检测滤波器的输出图像的坐标系表示，因为滤波过程可能导致图像坐标平移或缩放.边缘段可以用象素点尺寸大小的小线段定义，或用具有方向属性的一个点定义.请注意，在实际中，边缘点和边缘段都称为边缘。
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CSDN亲密携手阿里云重磅推出云邮箱服务HTML5群组诚募管理员，“活跃之星”活动火热进行中Canny边缘检测算法原理及其VC实现详解(一)2011-10-20 21:39560人阅读评论(0)收藏举报图象的边缘是指图象局部区域亮度变化显著的部分，该区域的灰度剖面一般可以看作是一个阶跃，既从一个灰度值在很小的缓冲区域内急剧变化到另一个灰度相差较大的灰度值。
图象的边缘部分集中了图象的大部分信息，图象边缘的确定与提取对于整个图象场景的识别与理解是非常重要的，同时也是图象分割所依赖的重要特征，边缘检测主要是图象的灰度变化的度量、检测和定位，自从1959提出边缘检测以来，经过五十多年的发展，已有许多中不同的边缘检测方法。
根据作者的理解和实践，本文对边缘检测的原理进行了描述，在此基础上着重对Canny检测算法的实现进行详述。
本文所述内容均由编程验证而来，在实现过程中，有任何错误或者不足之处大家共同讨论（本文不讲述枯燥的理论证明和数学推导，仅仅从算法的实现以及改进上进行原理性和工程化的描述）。
1、边缘检测原理及步骤在之前的博文中，作者从一维函数的跃变检测开始，循序渐进的对二维图像边缘检测的基本原理进行了通俗化的描述。
结论是：实现图像的边缘检测，就是要用离散化梯度逼近函数根据二维灰度矩阵梯度向量来寻找图像灰度矩阵的灰度跃变位置，然后在图像中将这些位置的点连起来就构成了所谓的图像边缘（图像边缘在这里是一个统称，包括了二维图像上的边缘、角点、纹理等基元图）。
在实际情况中理想的灰度阶跃及其线条边缘图像是很少见到的，同时大多数的传感器件具有低频滤波特性，这样会使得阶跃边缘变为斜坡性边缘，看起来其中的强度变化不是瞬间的，而是跨越了一定的距离。
这就使得在边缘检测中首先要进行的工作是滤波。
1）滤波：边缘检测的算法主要是基于图像强度的一阶和二阶导数，但导数通常对噪声很敏感，因此必须采用滤波器来改善与噪声有关的边缘检测器的性能。
常见的滤波方法主要有高斯滤波，即采用离散化的高斯函数产生一组归一化的高斯核（具体见“高斯滤波原理及其编程离散化实现方法”一文），然后基于高斯核函数对图像灰度矩阵的每一点进行加权求和（具体程序实现见下文）。
2）增强：增强边缘的基础是确定图像各点邻域强度的变化值。
增强算法可以将图像灰度点邻域强度值有显著变化的点凸显出来。
在具体编程实现时，可通过计算梯度幅值来确定。
3）检测：经过增强的图像，往往邻域中有很多点的梯度值比较大，而在特定的应用中，这些点并不是我们要找的边缘点，所以应该采用某种方法来对这些点进行取舍。
实际工程中，常用的方法是通过阈值化方法来检测。
2、Canny边缘检测算法原理JohnCanny于1986年提出Canny算子，它与Marr（LoG）边缘检测方法类似，也属于是先平滑后求导数的方法。
本节对根据上述的边缘检测过程对Canny检测算法的原理进行介绍。
2.1 对原始图像进行灰度化Canny算法通常处理的图像为灰度图，因此如果摄像机获取的是彩色图像，那首先就得进行灰度化。
对一幅彩色图进行灰度化，就是根据图像各个通道的采样值进行加权平均。
以RGB格式的彩图为例，通常灰度化采用的方法主要有：方法1：Gray=(R+G+B)/3;方法2：Gray=0.299R+0.587G+0.114B;（这种参数考虑到了人眼的生理特点）注意1：至于其他格式的彩色图像，可以根据相应的转换关系转为RGB 然后再进行灰度化；注意2：在编程时要注意图像格式中RGB的顺序通常为BGR。
2.2 对图像进行高斯滤波图像高斯滤波的实现可以用两个一维高斯核分别两次加权实现，也可以通过一个二维高斯核一次卷积实现。
1）高斯核实现上式为离散化的一维高斯函数，确定参数就可以得到一维核向量。
上式为离散化的二维高斯函数，确定参数就可以得到二维核向量。
注意1：关于参数Sigma的取值详见上篇博文。
注意2：在求的高斯核后，要对整个核进行归一化处理。
2）图像高斯滤波对图像进行高斯滤波，听起来很玄乎，其实就是根据待滤波的像素点及其邻域点的灰度值按照一定的参数规则进行加权平均。
这样可以有效滤去理想图像中叠加的高频噪声。
通常滤波和边缘检测是矛盾的概念，抑制了噪声会使得图像边缘模糊，这回增加边缘定位的不确定性；而如果要提高边缘检测的灵敏度，同时对噪声也提高了灵敏度。
实际工程经验表明，高斯函数确定的核可以在抗噪声干扰和边缘检测精确定位之间提供较好的折衷方案。
这就是所谓的高斯图像滤波，具体实现代码见下文。
2.3 用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向关于图像灰度值得梯度可使用一阶有限差分来进行近似，这样就可以得图像在x和y方向上偏导数的两个矩阵。
常用的梯度算子有如下几种：1）Roberts算子上式为其x和y方向偏导数计算模板，可用数学公式表达其每个点的梯度幅值为：2）Sobel算子上式三个矩阵分别为该算子的x向卷积模板、y向卷积模板以及待处理点的邻域点标记矩阵，据此可用数学公式表达其每个点的梯度幅值为：3）Prewitt算子和Sobel算子原理一样，在此仅给出其卷积模板。
4）Canny算法所采用的方法在本文实现的Canny算法中所采用的卷积算子比较简单，表达如下：其x向、y向的一阶偏导数矩阵，梯度幅值以及梯度方向的数学表达式为：求出这几个矩阵后，就可以进行下一步的检测过程。
2.4 对梯度幅值进行非极大值抑制图像梯度幅值矩阵中的元素值越大，说明图像中该点的梯度值越大，但这不不能说明该点就是边缘（这仅仅是属于图像增强的过程）。
在Canny 算法中，非极大值抑制是进行边缘检测的重要步骤，通俗意义上是指寻找像素点局部最大值，将非极大值点所对应的灰度值置为0，这样可以剔除掉一大部分非边缘的点（这是本人的理解）。
图1 非极大值抑制原理根据图1 可知，要进行非极大值抑制，就首先要确定像素点C的灰度值在其8值邻域内是否为最大。
图1中蓝色的线条方向为C点的梯度方向，这样就可以确定其局部的最大值肯定分布在这条线上，也即出了C点外，梯度方向的交点dTmp1和dTmp2这两个点的值也可能会是局部最大值。
因此，判断C点灰度与这两个点灰度大小即可判断C点是否为其邻域内的局部最大灰度点。
如果经过判断，C点灰度值小于这两个点中的任一个，那就说明C点不是局部极大值，那么则可以排除C 点为边缘。
这就是非极大值抑制的工作原理。
作者认为，在理解的过程中需要注意以下两点：1）中非最大抑制是回答这样一个问题：“当前的梯度值在梯度方向上是一个局部最大值吗？” 所以,要把当前位置的梯度值与梯度方向上两侧的梯度值进行比较；2）梯度方向垂直于边缘方向。
但实际上，我们只能得到C点邻域的8个点的值，而dTmp1和dTmp2并不在其中，要得到这两个值就需要对该两个点两端的已知灰度进行线性插值，也即根据图1中的g1和g2对dTmp1进行插值，根据g3和g4对dTmp2进行插值，这要用到其梯度方向，这是上文Canny算法中要求解梯度方向矩阵Thita的原因。
完成非极大值抑制后，会得到一个二值图像，非边缘的点灰度值均为0，可能为边缘的局部灰度极大值点可设置其灰度为128。
根据下文的具体测试图像可以看出，这样一个检测结果还是包含了很多由噪声及其他原因造成的假边缘。
因此还需要进一步的处理。
2.5 用双阈值算法检测和连接边缘Canny算法中减少假边缘数量的方法是采用双阈值法。
选择两个阈值（关于阈值的选取方法在扩展中进行讨论），根据高阈值得到一个边缘图像，这样一个图像含有很少的假边缘，但是由于阈值较高，产生的图像边缘可能不闭合，未解决这样一个问题采用了另外一个低阈值。
在高阈值图像中把边缘链接成轮廓，当到达轮廓的端点时，该算法会在断点的8邻域点中寻找满足低阈值的点，再根据此点收集新的边缘，直到整个图像边缘闭合。
以上即为整个Canny边缘检测算法的原理分析，接下来我们进行VC 下的算法实现和效果分析。
3、Canny算法的实现流程由于本文主要目的在于学习和实现算法，而对于图像读取、视频获取等内容不进行阐述。
因此选用OpenCV算法库作为其他功能的实现途径（关于OpenCV的使用，作者将另文表述）。
首先展现本文将要处理的彩色图片。
图2 待处理的图像3.1 图像读取和灰度化编程时采用上文所描述的第二种方法来实现图像的灰度化。
其中ptr数组中保存的灰度化后的图像数据。
具体的灰度化后的效果如图3所示。
[cpp]view plaincopyprint?1.IplImage* ColorImage = cvLoadImage( "12.jpg", -1 ); //读入图像，获取彩图指针2.IplImage* OpenCvGrayImage; //定义变换后的灰度图指针3.unsigned char* ptr; //指向图像的数据首地址4.if (ColorImage == NULL)5.return;6.int i = ColorImage->width * ColorImage->height;7.BYTE data1; //中间过程变量8.BYTE data2;9.BYTE data3;10.ptr = new unsigned char[i];11.for(intj=0; j<ColorImage->height; j++) //对RGB加权平均，权值参考OpenCV12.{13.for(intx=0; x<ColorImage->width; x++)14.{15.data1 = (BYTE)ColorImage->imageData[j*ColorImage->widthStep + i*3]; //B分量16.data2 = (BYTE)ColorImage->imageData[j*ColorImage->widthStep + i*3 + 1]; //G分量17.data3 = (BYTE)ColorImage->imageData[j*ColorImage->widthStep + i*3 + 2]; //R分量18.ptr[j*ColorImage->width+x]=(BYTE)(0.072169*data1 + 0.715160*data2 +0.212671*data3);19.}20.}21.OpenCvGrayImage=cvCreateImageHeader(cvGetSize(ColorImage), ColorImage->depth,1);22.cvSetData(GrayImage,ptr, GrayImage->widthStep); //根据数据生成灰度图23.cvNamedWindow("GrayImage",CV_WINDOW_AUTOSIZE);24.cvShowImage("GrayImage",OpenCvGrayImage); //显示灰度图25.cvWaitKey(0);26.cvDestroyWindow("GrayImage");1.double nSigma = 0.4; //定义高斯函数的标准差2.int nWidowSize = 1+2*ceil(3*nSigma); //定义滤波窗口的大小3.int nCenter = (nWidowSize)/2; //定义滤波窗口中心的索引1.int nWidth = OpenCvGrayImage->width; //获取图像的像素宽度2.int nHeight = OpenCvGrayImage->height; //获取图像的像素高度3.unsigned char* nImageData = new unsigned char[nWidth*nHeight]; //暂时保存图像中的数据4.unsigned char*pCanny = new unsigned char[nWidth*nHeight]; //为平滑后的图像数据分配内存5.double* nData = new double[nWidth*nHeight]; //两次平滑的中间数据6.for(int j=0; j<nHeight; j++) //获取数据7.{8.for(i=0; i<nWidth; i++)9.nImageData[j*nWidth+i] = (unsignedchar)OpenCvGrayImage->imageData[j*nWidth+i];10.}1.//////////////////////生成一维高斯滤波系数/////////////////////////////2.double* pdKernal_1 = new double[nWidowSize]; //定义一维高斯核数组3.double dSum_1 = 0.0; //求和，用于进行归一化4.////////////////////////一维高斯函数公式//////////////////////////////5.//// x*x /////////////////6.//// -1*---------------- /////////////////7.//// 1 2*Sigma*Sigma /////////////////8.//// ------------ e /////////////////9.//// /////////////////10.//// \/2*pi*Sigma /////////////////11.//////////////////////////////////////////////////////////////////////12.for(int i=0; i<nWidowSize; i++)13.{14.double nDis = (double)(i-nCenter);15.pdKernal_1[i] =exp(-(0.5)*nDis*nDis/(nSigma*nSigma))/(sqrt(2*3.14159)*nSigma);16.dSum_1 += pdKernal_1[i];17.}18.for(i=0; i<nWidowSize; i++)19.{20.pdKernal_1[i] /= dSum_1; //进行归一化21.}1.for(i=0; i<nHeight; i++) //进行x向的高斯滤波(加权平均)2.{3.for(j=0; j<nWidth; j++)4.{5.double dSum = 0;6.double dFilter=0; //滤波中间值7.for(int nLimit=(-nCenter); nLimit<=nCenter; nLimit++)8.{9.if((j+nLimit)>=0 && (j+nLimit) < nWidth ) //图像不能超出边界10.{11.dFilter += (double)nImageData[i*nWidth+j+nLimit] * pdKernal_1[nCenter+nLimit];12.dSum += pdKernal_1[nCenter+nLimit];13.}14.}15.nData[i*nWidth+j] = dFilter/dSum;16.}17.}18.19.for(i=0; i<nWidth; i++) //进行y向的高斯滤波(加权平均)20.{21.for(j=0; j<nHeight; j++)22.{23.double dSum = 0.0;24.double dFilter=0;25.for(int nLimit=(-nCenter); nLimit<=nCenter; nLimit++)26.{27.if((j+nLimit)>=0 && (j+nLimit) < nHeight) //图像不能超出边界28.{29.dFilter += (double)nData[(j+nLimit)*nWidth+i] * pdKernal_1[nCenter+nLimit];30.dSum += pdKernal_1[nCenter+nLimit];31.}32.}33.pCanny[j*nWidth+i] = (unsigned char)(int)dFilter/dSum;34.}35.}3.2.2 根据二维高斯核进行滤波1）生成二维高斯滤波系数[cpp]view plaincopyprint?1.//////////////////////生成一维高斯滤波系数//////////////////////////////////2.double* pdKernal_2 = new double[nWidowSize*nWidowSize]; //定义一维高斯核数组3.double dSum_2 = 0.0; //求和，进行归一化4.///////////////////////二维高斯函数公式////////////////////////////////////5.//// x*x+y*y ///////////////6.//// -1*-------------- ///////////////7.//// 1 2*Sigma*Sigma ///////////////8.//// ---------------- e ///////////////9.//// 2*pi*Sigma*Sigma ///////////////10.///////////////////////////////////////////////////////////////////////////11.for(i=0; i<nWidowSize; i++)12.{13.for(int j=0; j<nWidowSize; j++)14.{15.int nDis_x = i-nCenter;16.int nDis_y = j-nCenter;17.pdKernal_2[i+j*nWidowSize]=exp(-(1/2)*(nDis_x*nDis_x+nDis_y*nDis_y)18./(nSigma*nSigma))/(2*3.1415926*nSigma*nSigma);19.dSum_2 += pdKernal_2[i+j*nWidowSize];20.}21.}22.for(i=0; i<nWidowSize; i++)23.{24.for(int j=0; j<nWidowSize; j++) //进行归一化25.{26.pdKernal_2[i+j*nWidowSize] /= dSum_2;27.}28.}1.int x;2.int y;3.for(i=0; i<nHeight; i++)4.{5.for(j=0; j<nWidth; j++)6.{7.double dFilter=0.0;8.double dSum = 0.0;9.for(x=(-nCenter); x<=nCenter; x++) //行10.{11.for(y=(-nCenter); y<=nCenter; y++) //列12.{13.if( (j+x)>=0 && (j+x)<nWidth && (i+y)>=0 && (i+y)<nHeight) //判断边缘14.{15.dFilter += (double)nImageData [(i+y)*nWidth + (j+x)]16.* pdKernal_2[(y+nCenter)*nWidowSize+(x+nCenter)];17.dSum += pdKernal_2[(y+nCenter)*nWidowSize+(x+nCenter)];18.}19.}20.}21.pCanny[i*nWidth+j] = (unsigned char)dFilter/dSum;22.}23.}3.3 图像增强——计算图像梯度及其方向根据上文分析可知，实现代码如下[cpp]view plaincopyprint?1.//////////////////同样可以用不同的检测器/////////////////////////2.///// P[i,j]=(S[i,j+1]-S[i,j]+S[i+1,j+1]-S[i+1,j])/2 /////3.///// Q[i,j]=(S[i,j]-S[i+1,j]+S[i,j+1]-S[i+1,j+1])/2 /////4./////////////////////////////////////////////////////////////////5.double* P = new double[nWidth*nHeight]; //x向偏导数6.double* Q = new double[nWidth*nHeight]; //y向偏导数7.int* M = new int[nWidth*nHeight]; //梯度幅值8.double* Theta = new double[nWidth*nHeight]; //梯度方向9.//计算x,y方向的偏导数10.for(i=0; i<(nHeight-1); i++)11.{12.for(j=0; j<(nWidth-1); j++)13.{14.P[i*nWidth+j] = (double)(pCanny[i*nWidth + min(j+1, nWidth-1)] -pCanny[i*nWidth+j] + pCanny[min(i+1, nHeight-1)*nWidth+min(j+1, nWidth-1)] - pCanny[min(i+1, nHeight-1)*nWidth+j])/2;15.Q[i*nWidth+j] = (double)(pCanny[i*nWidth+j] - pCanny[min(i+1,nHeight-1)*nWidth+j] + pCanny[i*nWidth+min(j+1, nWidth-1)] - pCanny[min(i+1, nHeight-1)*nWidth+min(j+1, nWidth-1)])/2;16.}17.}18.//计算梯度幅值和梯度的方向19.for(i=0; i<nHeight; i++)20.{21.for(j=0; j<nWidth; j++)22.{23.M[i*nWidth+j] = (int)(sqrt(P[i*nWidth+j]*P[i*nWidth+j] +Q[i*nWidth+j]*Q[i*nWidth+j])+0.5);24.Theta[i*nWidth+j] = atan2(Q[i*nWidth+j], P[i*nWidth+j]) * 57.3;25.if(Theta[i*nWidth+j] < 0)26.Theta[i*nWidth+j] += 360; //将这个角度转换到0~360范围27.}28.}1.unsigned char* N = new unsigned char[nWidth*nHeight]; //非极大值抑制结果2.int g1=0, g2=0, g3=0, g4=0; //用于进行插值，得到亚像素点坐标值3.double dTmp1=0.0, dTmp2=0.0; //保存两个亚像素点插值得到的灰度数据4.double dWeight=0.0; //插值的权重1.for(i=0; i<nWidth; i++)2.{3.N[i] = 0;4.N[(nHeight-1)*nWidth+i] = 0;5.}6.for(j=0; j<nHeight; j++)7.{8.N[j*nWidth] = 0;9.N[j*nWidth+(nWidth-1)] = 0;10.}1.for(i=1; i<(nWidth-1); i++)2.{3.for(j=1; j<(nHeight-1); j++)4.{5.int nPointIdx = i+j*nWidth; //当前点在图像数组中的索引值6.if(M[nPointIdx] == 0)7.N[nPointIdx] = 0; //如果当前梯度幅值为0，则不是局部最大对该点赋为08.else9.{10.////////首先判断属于那种情况，然后根据情况插值///////11.////////////////////第一种情况///////////////////////12.///////// g1 g2 /////////////13.///////// C /////////////14.///////// g3 g4 /////////////15./////////////////////////////////////////////////////16.if( ((Theta[nPointIdx]>=90)&&(Theta[nPointIdx]<135)) ||17.((Theta[nPointIdx]>=270)&&(Theta[nPointIdx]<315)))18.{19.//////根据斜率和四个中间值进行插值求解20.g1 = M[nPointIdx-nWidth-1];21.g2 = M[nPointIdx-nWidth];22.g3 = M[nPointIdx+nWidth];23.g4 = M[nPointIdx+nWidth+1];24.dWeight = fabs(P[nPointIdx])/fabs(Q[nPointIdx]); //反正切25.dTmp1 = g1*dWeight+g2*(1-dWeight);26.dTmp2 = g4*dWeight+g3*(1-dWeight);27.}28.////////////////////第二种情况///////////////////////29.///////// g1 /////////////30.///////// g2 C g3 /////////////31.///////// g4 /////////////32./////////////////////////////////////////////////////33.else if( ((Theta[nPointIdx]>=135)&&(Theta[nPointIdx]<180)) ||34.((Theta[nPointIdx]>=315)&&(Theta[nPointIdx]<360)))35.{36.g1 = M[nPointIdx-nWidth-1];37.g2 = M[nPointIdx-1];38.g3 = M[nPointIdx+1];39.g4 = M[nPointIdx+nWidth+1];40.dWeight = fabs(Q[nPointIdx])/fabs(P[nPointIdx]); //正切41.dTmp1 = g2*dWeight+g1*(1-dWeight);42.dTmp2 = g4*dWeight+g3*(1-dWeight);43.}44.////////////////////第三种情况///////////////////////45.///////// g1 g2 /////////////46.///////// C /////////////47.///////// g4 g3 /////////////48./////////////////////////////////////////////////////49.else if( ((Theta[nPointIdx]>=45)&&(Theta[nPointIdx]<90)) ||50.((Theta[nPointIdx]>=225)&&(Theta[nPointIdx]<270)))51.{52.g1 = M[nPointIdx-nWidth];53.g2 = M[nPointIdx-nWidth+1];54.g3 = M[nPointIdx+nWidth];55.g4 = M[nPointIdx+nWidth-1];56.dWeight = fabs(P[nPointIdx])/fabs(Q[nPointIdx]); //反正切57.dTmp1 = g2*dWeight+g1*(1-dWeight);58.dTmp2 = g3*dWeight+g4*(1-dWeight);59.}60.////////////////////第四种情况///////////////////////61.///////// g1 /////////////62.///////// g4 C g2 /////////////63.///////// g3 /////////////64./////////////////////////////////////////////////////65.else if( ((Theta[nPointIdx]>=0)&&(Theta[nPointIdx]<45)) ||66.((Theta[nPointIdx]>=180)&&(Theta[nPointIdx]<225)))67.{68.g1 = M[nPointIdx-nWidth+1];69.g2 = M[nPointIdx+1];70.g3 = M[nPointIdx+nWidth-1];71.g4 = M[nPointIdx-1];72.dWeight = fabs(Q[nPointIdx])/fabs(P[nPointIdx]); //正切73.dTmp1 = g1*dWeight+g2*(1-dWeight);74.dTmp2 = g3*dWeight+g4*(1-dWeight);75.}76.}77.//////////进行局部最大值判断，并写入检测结果////////////////78.if((M[nPointIdx]>=dTmp1) && (M[nPointIdx]>=dTmp2))79.N[nPointIdx] = 128;80.else81.N[nPointIdx] = 0;82.}83.}1.int nHist[1024];2.int nEdgeNum; //可能边界数3.int nMaxMag = 0; //最大梯度数4.int nHighCount;1.for(i=0;i<1024;i++)2.nHist[i] = 0;3.for(i=0; i<nHeight; i++)4.{5.for(j=0; j<nWidth; j++)6.{7.if(N[i*nWidth+j]==128)8.nHist[M[i*nWidth+j]]++;9.}10.}[cpp]view plaincopyprint?1.nEdgeNum = nHist[0];2.nMaxMag = 0; //获取最大的梯度值3.for(i=1; i<1024; i++) //统计经过“非最大值抑制”后有多少像素4.{5.if(nHist[i] != 0) //梯度为0的点是不可能为边界点的6.{7.nMaxMag = i;8.}9.nEdgeNum += nHist[i]; //经过non-maximum suppression后有多少像素10.}1.double dRatHigh = 0.79;2.double dThrHigh;3.double dThrLow;4.double dRatLow = 0.5;5.nHighCount = (int)(dRatHigh * nEdgeNum + 0.5);6.j=1;7.nEdgeNum = nHist[1];8.while((j<(nMaxMag-1)) && (nEdgeNum < nHighCount))9.{10.j++;11.nEdgeNum += nHist[j];12.}13.dThrHigh = j; //高阈值14.dThrLow = (int)((dThrHigh) * dRatLow + 0.5); //低阈值1.SIZE sz;2.sz.cx = nWidth;3.sz.cy = nHeight;4.for(i=0; i<nHeight; i++)5.{6.for(j=0; j<nWidth; j++)7.{8.if((N[i*nWidth+j]==128) && (M[i*nWidth+j] >= dThrHigh))9.{10.N[i*nWidth+j] = 255;11.TraceEdge(i, j, dThrLow, N, M, sz);12.}13.}14.}成一个闭合的轮廓。