各种边缘检测的比较
LOG与Canny边缘检测比较
边缘检测
边缘检测算子图像配准的方法7.4.1 基于特征的图像配准基于特征的图像配准首先提取图像信息的特征，然后以这些特征为模型进行配准。
特征提取的结果是一含有特征的表和对图像的描述，每个特征由一组属性表示，对属性的进一步描述包括边缘的定向和弧度、区域的大小等。
局部特征之间存在着相互关系，如几何关系、辐射度量关系、拓扑关系等。
可以用这些局部特征之间的关系描述全局特征。
通常基于局部特征配准大多都是基于点、线或边缘的，而全局特征的配准则是利用局部特征之间的关系进行配准的方法。
由于图像的特征点比图像的像素点要少很多，因此大大减少了配准过程的计算量，但特征提取方法的计算代价通常较大，不便于实时应用。
特征点的配准度量值对位置的变化比较敏感，可以大大提高配准的精确程度。
对于纹理较少的图像区域提取的特征的密度通常比较稀少，局部特征的提取就比较困难。
特征点的提取过程可以减少噪声的影响，对灰度变化、图像形变和遮挡等都有较好的适应能力。
因此，在图像配准领域得到了广泛应用。
基于特征的图像配准方法有两个重要环节：特征提取和特征配准。
7.4.2 基于互信息的图像配准医学图像配准技术从基于特征的配准方法发展到基于统计的配准方法有其突破性的意义。
与基于特征的配准方法相比，基于统计的配准方法的突出优点为鲁棒性好、配准精度高、人工干预少。
基于统计的配准方法通常是指最大互信息的图像配准方法。
基于互信息的图像配准是用两幅图像的联合概率分布与完全独立时的概率分布的广义距离来估计互信息，并作为多模态医学图像配准的测度。
当两幅基于共同的解剖结构的图像达到最佳配准时，它们的对应像素的灰度互信息应为最大。
由于基于互信息的配准对噪声比较敏感，首先，通过滤波和分割等方法对图像进行预处理。
然后进行采样、变换、插值、优化从而达到配准的目的。
基于互信息的配准技术属于基于像素相似性的方法。
它基于图像中所有的像素进行配准，基于互信息的图像配准引入了信息论中的概念，如熵、边缘熵、联合熵和互信息等，可使配准精度达到亚像素级的高精度。
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。
Sobel边缘检测算子
经典边缘检测算子比较一各种经典边缘检测算子原理简介图像的边缘对人的视觉具有重要的意义，一般而言，当人们看一个有边缘的物体时，首先感觉到的便是边缘。
灰度或结构等信息的突变处称为边缘。
边缘是一个区域的结束，也是另一个区域的开始，利用该特征可以分割图像。
需要指出的是，检测出的边缘并不等同于实际目标的真实边缘。
由于图像数据时二维的，而实际物体是三维的，从三维到二维的投影必然会造成信息的丢失，再加上成像过程中的光照不均和噪声等因素的影响，使得有边缘的地方不一定能被检测出来，而检测出的边缘也不一定代表实际边缘。
图像的边缘有方向和幅度两个属性，沿边缘方向像素变化平缓，垂直于边缘方向像素变化剧烈。
边缘上的这种变化可以用微分算子检测出来，通常用一阶或两阶导数来检测边缘，如下图所以。
不同的是一阶导数认为最大值对应边缘位置，而二阶导数则以过零点对应边缘位置。
（a ）图像灰度变化（b ）一阶导数（c ）二阶导数基于一阶导数的边缘检测算子包括Roberts 算子、Sobel 算子、Prewitt 算子等，在算法实现过程中，通过22⨯（Roberts 算子）或者33⨯模板作为核与图像中的每个像素点做卷积和运算，然后选取合适的阈值以提取边缘。
拉普拉斯边缘检测算子是基于二阶导数的边缘检测算子，该算子对噪声敏感。
一种改进方式是先对图像进行平滑处理，然后再应用二阶导数的边缘检测算子，其代表是LOG 算子。
前边介绍的边缘检测算子法是基于微分方法的，其依据是图像的边缘对应一阶导数的极大值点和二阶导数的过零点。
Canny 算子是另外一类边缘检测算子，它不是通过微分算子检测边缘，而是在满足一定约束条件下推导出的边缘检测最优化算子。
1 Roberts （罗伯特）边缘检测算子景物的边缘总是以图像中强度的突变形式出现的，所以景物边缘包含着大量的信息。
由于景物的边缘具有十分复杂的形态，因此，最常用的边缘检测方法是所谓的“梯度检测法”。
设(,)f x y 是图像灰度分布函数；(,)s x y 是图像边缘的梯度值；(,)x y ϕ是梯度的方向。
边缘检测的发展历程
边缘检测的发展历程
边缘检测是计算机视觉领域中重要的图像处理技术之一，其目的是从图像中提取出物体的轮廓信息。
边缘检测技术的发展经历了多个阶段，包括基于阈值的方法、基于梯度的方法以及基于模型的方法。
1. 基于阈值的方法：早期的边缘检测方法是基于阈值的方法，即将图像像素的灰度值与预先定义的阈值进行比较，将灰度值超过阈值的像素点作为边缘点。
然而，这种方法存在的问题是对图像噪声比较敏感，容易产生边缘断裂和边缘模糊等问题。
2. 基于梯度的方法：为了克服基于阈值的方法的问题，研究者们提出了基于梯度的方法，主要是通过计算图像中像素点的梯度值来确定边缘。
常用的基于梯度的方法有Sobel、Prewitt和Canny等算子。
这些算子通过计算图像中像素点的梯度值和方向，确定图像中的边缘点。
基于梯度的方法相对于基于阈值的方法具有更好的性能，能够更准确地提取边缘。
3. 基于模型的方法：随着计算机视觉领域的不断发展，研究者们提出了更加复杂和先进的边缘检测方法，即基于模型的方法。
这些方法基于图像的统计和几何特征，建立了数学模型来描述和检测边缘。
例如，基于马尔可夫随机场的方法和基于小波变换的方法等。
这些方法能够对图像进行更全面、更准确的边缘提取。
总的来说，边缘检测技术的发展经历了从基于阈值的方法到基于梯度的方法，再到基于模型的方法的演变过程。
随着技术的
不断进步和研究的深入，边缘检测算法的准确性和鲁棒性不断提升，为计算机视觉领域的各种应用提供了强大的支持。
边缘检测评价指标python
边缘检测评价指标python1.边缘检测是图像处理的重要任务之一，评价其效果可以使用多种指标。
2.常用的边缘检测评价指标包括准确率、召回率和F1得分等。
3.准确率是指检测到的边缘像素与真实边缘像素之间的匹配程度。
4.召回率表示检测到的边缘像素在真实边缘像素中的比例。
5. F1得分是综合考虑了准确率和召回率的综合评价指标。
6.除了上述指标，还可以使用平均绝对误差和均方根误差等来评价边缘检测的准确性。
7.此外，常见的视觉评价指标有结构相似性指数（SSIM）、峰值信噪比（PSNR）等。
8.结构相似性指数用于衡量被处理图像与原始图像之间的结构相似性程度。
9.峰值信噪比可以度量边缘检测结果与原始图像之间的信噪比。
10.其他指标如均方误差（MSE）和峰值信号与噪声比（PSNR）也常用于边缘检测的评估。
11.平均绝对误差是边缘检测结果与真实边缘之间的平均差异程度。
12.均方根误差综合考虑了边缘检测结果的偏差和方差，用于评估边缘检测的精度。
13.实际应用中，可以根据具体需求选择最适合的评价指标来评估边缘检测算法的性能。
14.评价指标不仅可以用于比较不同算法的性能，还可以用于优化算法设计。
15.边缘检测的结果评价可以通过与人工标注或其他参考方法进行对比来进行。
16.选择适当的评价指标可以帮助研究者更好地理解和优化边缘检测算法。
17.边缘检测结果的评价还需要考虑数据集的多样性和统计特性。
18.除了定量评价指标，定性评价也是评估边缘检测结果的重要方法。
19.定性评价可以通过可视化展示边缘检测结果的准确性和鲁棒性。
20.评价指标的选择应该考虑边缘检测任务的特点和需求的具体要求。
21.在使用评价指标进行比较时，需要注意不同指标之间的权衡和取舍。
22.综合考虑多个评价指标可以更全面地评估边缘检测算法的性能。
图像处理中的边缘检测方法与性能评估
图像处理中的边缘检测方法与性能评估边缘检测是图像处理和计算机视觉领域中的一项重要任务。
它主要用于提取图像中物体和背景之间的边界信息，便于后续的图像分割、目标识别和物体测量等应用。
在图像处理领域，边缘被定义为亮度、颜色或纹理等属性上的不连续性。
为了实现准确且可靠的边缘检测，许多不同的方法和算法被提出并广泛应用。
在本文中，我们将介绍几种常见的边缘检测方法，并对它们的性能进行评估。
1. Roberts 算子Roberts 算子是一种基于差分的边缘检测算法，它通过对图像进行水平和垂直方向的差分运算来检测边缘。
这种算法简单且易于实现，但对噪声比较敏感。
2. Sobel 算子Sobel 算子是一种常用的基于梯度的边缘检测算法。
它通过在图像上进行卷积运算，计算像素点的梯度幅值和方向，从而检测边缘。
Sobel 算子可以有效地消除噪声，并在边缘方向上提供更好的响应。
3. Canny 边缘检测Canny 边缘检测是一种经典的边缘检测算法。
它包括多个步骤，包括高斯滤波、计算梯度幅值和方向、非极大值抑制和双阈值处理。
Canny 边缘检测算法具有较高的准确性和鲁棒性，广泛应用于实际图像处理中。
除了以上提到的方法外，还存在许多其他的边缘检测算法，如拉普拉斯算子、积分图像算法等。
这些算法各有优缺点，选择合适的算法需要根据具体应用情况和要求来确定。
对于边缘检测方法的性能评估，通常使用以下几个指标来衡量：1. 精确度精确度是评估边缘检测算法结果与真实边缘之间的差异的指标。
可以通过计算检测结果与真实边缘的重叠率或者平均绝对误差来评估。
2. 召回率召回率是评估边缘检测算法是否能够正确检测到真实边缘的指标。
可以通过计算检测结果中的边缘与真实边缘的重叠率或者正确检测到的边缘像素数量与真实边缘像素数量的比值来评估。
3. 噪声鲁棒性噪声鲁棒性是评估边缘检测算法对图像噪声的抗干扰能力的指标。
可以通过在含有不同噪声水平的图像上进行测试，并比较检测到的边缘结果与真实边缘的差异来评估。
无人机航拍图像处理中的特征提取与目标检测算法研究
无人机航拍图像处理中的特征提取与目标检测算法研究一、引言随着无人机技术的迅猛发展，无人机航拍已经成为现代航拍领域的重要手段之一。
无人机航拍图像的处理涉及到诸多领域，其中最为重要的就是特征提取与目标检测算法。
本文将对无人机航拍图像处理中的特征提取与目标检测算法进行研究。
二、特征提取算法特征提取是无人机航拍图像处理中的关键环节，通过提取出图像中的特征信息，可以为后续的目标检测算法提供有效的输入。
常用的特征提取算法包括边缘检测、角点检测和纹理分析等。
1. 边缘检测边缘检测是图像处理中最基础的特征提取方法之一，其原理是通过检测图像中不连续的灰度变化来定位物体的边界。
常用的边缘检测算法包括Sobel算子、Canny算子和Laplacian算子等。
2. 角点检测角点检测是指在图像中寻找具有明显角度的像素点，这些像素点常常代表了物体的特殊结构。
常用的角点检测算法有Harris算法、Shi-Tomasi算法和FAST算法等。
3. 纹理分析纹理分析是指对图像中的纹理信息进行提取和描述的过程。
常用的纹理分析算法包括灰度共生矩阵法、Gabor滤波器法和局部二值模式法等。
三、目标检测算法特征提取完成后，接下来就是对提取出的特征进行目标检测。
目标检测算法可以分为传统方法和深度学习方法两类。
1. 传统方法传统的目标检测方法主要包括基于颜色、形状、纹理和背景建模等的算法。
其中，基于颜色的目标检测常用的算法有HSV模型、区域生长和基于颜色直方图的方法等；基于纹理的目标检测常用的算法有Gabor滤波器和灰度共生矩阵等；而基于形状的目标检测则常使用边缘和轮廓信息。
2. 深度学习方法深度学习方法近年来在目标检测领域取得了明显的进展，主要表现在基于卷积神经网络（CNN）的算法。
这些算法将图像的特征提取和目标检测过程融合在一起，通过对大规模数据集的训练来提高检测的准确性和鲁棒性。
常用的深度学习目标检测算法有Faster R-CNN、YOLO和SSD等。
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。
建筑物轮廓边缘检测方法对比分析
建筑物轮廓边缘检测方法对比分析张宏伟;赵宝强;陈小卫【摘要】遥感影像中建筑物的提取一直以来都是研究的一个难点问题,而建筑物轮廓边缘的检测是建筑物准确提取的基础.本文对Edison算子、OFMM亚像素边缘检测方法和利用极值梯度的通用亚像素边缘检测方法进行了分析与实验,结果表明Edison算子在弱边缘的检测以及检测结果的连续性上要优于另外两种方法.【期刊名称】《影像技术》【年(卷),期】2017(029)005【总页数】3页(P76-78)【关键词】遥感影像;建筑物;边缘检测;分割【作者】张宏伟;赵宝强;陈小卫【作者单位】信息工程大学,郑州 450001;空军航空大学,长春 130022;61363部队,西安 710000;信息工程大学,郑州 450001【正文语种】中文【中图分类】P237影像的边缘检测是计算机视觉和数字图像处理中很重要的处理环节［1］，它对于图像分割［2］、纹理特征提取［3］、形状特征提取［4］和图像识别［5］等方面起着重要的作用。
在建筑物提取时，通过选择合适的边缘检测方法，可以对影像中的建筑物边缘的进行可靠准确的检测，这对于建筑物的有效提取具有重要的意义。
因此，本文首先对Edison算子、OFMM亚像素边缘检测方法和利用极值梯度的通用亚像素边缘检测方法进行了简要介绍，利用这三种方法对影像中的建筑物边缘进行检测，并对检测结果进行对比分析。
Edison算子是Canny算子［7］的一种性能较优异的改进算法，在利用梯度大小的基础上，将梯度的相位信息引入方法中加以利用，进一步提高了算法对弱边缘的检测能力和抗噪能力。
Edison算子在引入梯度相位信息时，首先根据相位确定标准的边缘模板，然后将归一化的灰度矢量与边缘模板中数据矢量相关系数作为边缘的置信度，最后在二维参数平面中对边缘强度和边缘置信度进行磁滞阈值处理以得到边缘特征。
在极坐标系（r，θ）中，对于影像f（r，θ）的n阶m次OFMM定义为：由于OFMM的大小具有旋转不变性，因此图像在旋转角度前后的矩有如下关系：。
简述梯度算法和拉普拉斯算子检测边缘的异同点
梯度算法和拉普拉斯算子是图像处理中常用的边缘检测算法，它们都是通过对图像进行数学运算来寻找图像中的边缘信息。
在本文中，我们将对这两种算法进行简要的介绍，并探讨它们之间的异同点。
一、梯度算法梯度算法是一种基于图像亮度变化来检测边缘的算法。
它利用图像中像素之间的灰度差异来确定边缘位置。
梯度算法通常使用Sobel算子或Prewitt算子来计算图像在水平和垂直方向的亮度变化，然后将这两个方向上的变化叠加起来，得到一个梯度大小的图像。
1.1、梯度算法的优点梯度算法具有计算简单、速度快的优点，适用于实时图像处理和实时边缘检测。
1.2、梯度算法的缺点但是梯度算法对噪声比较敏感，可能会导致边缘检测的不准确。
而且在图像边缘比较模糊或平滑的情况下，梯度算法也容易出现错误定位的情况。
二、拉普拉斯算子拉普拉斯算子是一种基于图像二阶导数的算法，它通过计算图像中像素之间的亮度变化率来确定边缘位置。
拉普拉斯算子可以通过模板进行卷积操作，得到一个图像中各个像素的亮度变化率，从而找出图像中的边缘。
2.1、拉普拉斯算子的优点拉普拉斯算子对图像噪声不敏感，能够有效地进行边缘检测。
它在处理模糊或平滑的图像边缘时，相对梯度算法有更好的表现。
2.2、拉普拉斯算子的缺点但是拉普拉斯算子的计算复杂度较高，速度较慢。
而且在一些情况下，拉普拉斯算子可能会出现双边缘或虚假边缘的情况。
三、梯度算法和拉普拉斯算子的异同点3.1、原理差异梯度算法是基于一阶导数计算图像中的边缘，它通过计算像素之间的亮度变化来确定边缘位置。
而拉普拉斯算子则是通过计算图像中像素之间的二阶导数来寻找边缘。
3.2、鲁棒性差异梯度算法在面对噪声较多的图像时表现较差，容易受到噪声的干扰，从而导致边缘检测的不准确。
而拉普拉斯算子对噪声不敏感，能够更好地进行边缘检测。
3.3、计算复杂度差异梯度算法的计算较为简单，速度较快，适用于实时图像处理。
而拉普拉斯算子的计算复杂度较高，因此速度较慢，不适合实时处理。
2019年整理基于MATLAB边缘检测与提取的几种方法的比较精品资料
基于MATLAB边缘检测与提取的几种方法的比较数字图像边缘检测(Digital Image Processing)又称为计算机图像边缘检测，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。
由于图像边缘是图像最基本的特征之一，往往携带着一幅图像的大部分信息。
而边缘存在于图像的不规则结构和不平稳现象中，也即存在于信号的突变点处，这些点给出了图像轮廓的位置，这些轮廓常常是我们在图像边缘检测时所需要的非常重要的一些特征条件，这就需要我们对一幅图像检测并提取出它的边缘。
在通常情况下，我们可以将信号中的奇异点和突变点认为是图像中的边缘点，其附近灰度的变化情况可从它相邻像素灰度分布的梯度来反映。
根据这一特点，提出了多种边缘检测算子：如Robert算子、Sobel 算子、Prewitt 算子、Laplacian 算子，Canny算子等。
这些方法多是以待处理像素为中心的邻域作为进行灰度分析的基础，实现对图像边缘的提取并已经取得了较好的处理效果。
经典的边界提取技术大都基于微分运算。
首先通过平滑来滤除图像中的噪声，然后进行一阶微分或二阶微分运算，求得梯度最大值或二阶导数的过零点，最后选取适当的阈值来提取边界。
本文主要介绍几种经典的边缘提取算法，选取两种用MATLAB语言编程实现，对提取结果进行比较和分析。
图像边缘检测的基本步骤：（1）滤波。
边缘检测主要基于导数计算，但受噪声影响。
但滤波器在降低噪声的同时也导致边缘强度的损失。
（2）增强。
增强算法将邻域中灰度有显著变化的点突出显示。
一般通过计算梯度幅值完成。
（3）检测。
但在有些图像中梯度幅值较大的并不是边缘点。
最简单的边缘检测是梯度幅值阈值判定。
（4）定位。
精确确定边缘的位置。
几种边缘算子的比较以柚子的图片为例1、Roberts算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，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。
halcon缺陷检测常用方法总结
halcon缺陷检测常用方法总结Halcon是一种强大的机器视觉软件，广泛应用于工业自动化和视觉检测领域。
缺陷检测是机器视觉中的重要任务之一，其目的是利用图像处理和分析技术，通过检测和分析图像中的缺陷来保证产品质量。
在Halcon中，有多种常用的方法可以用于缺陷检测。
下面将介绍一些常用的方法。
1.边缘检测方法边缘是图像中物体的轮廓，常常用于检测缺陷。
Halcon提供了多种边缘检测方法，如Sobel、Prewitt和Canny等。
这些方法能够提取图像中的边缘信息，并通过分析边缘的强度、方向和连续性来检测缺陷。
2.区域生长方法区域生长是一种基于像素相似性的方法，能够将相似像素合并为连续的区域。
在缺陷检测中，可以利用区域生长方法找到与周围像素相比较异常的区域，从而检测缺陷。
3.学习算法方法Halcon中提供了多种机器学习算法，如支持向量机（SVM）、随机森林（Random Forest）和深度学习等。
这些算法能够通过学习大量的正常样本和缺陷样本来构建模型，并利用模型进行缺陷检测。
4.形状匹配方法形状匹配是一种通过比较图像中物体形状的方法。
Halcon中提供了多种形状匹配算法，如模板匹配和形状基因算法。
这些方法能够通过比较待检测物体的形状与模板或基因的形状差异来检测缺陷。
5.纹理分析方法纹理是图像中的细微结构，常常包含有关物体表面的信息。
Halcon中提供了多种纹理分析方法，如灰度共生矩阵（GLCM）、灰度直方图和小波变换等。
通过分析图像的纹理特征，可以检测并区分不同的缺陷。
6.自适应阈值方法阈值是一种常用的图像分割方法，可以将图像分成不同的区域。
在缺陷检测中，阈值方法常常用于将图像中的缺陷与背景进行分离。
Halcon中提供了多种自适应阈值的方法，如Otsu和基于梯度的阈值等。
7.深度学习方法深度学习是近年来非常热门的机器学习方法，具备强大的特征提取和分类能力。
Halcon中集成了深度学习库Manto，可以利用Manto进行图像分类和目标检测，从而实现缺陷检测。
图像处理中各种边缘检测的微分算子简单比较(Sobel,Robert, Prewitt,Laplacian,Canny)
for(i=0;i<iHeight;i++)
delete []*(iExtent+i);
delete iExtent;
}
void Canny::GaussionSmooth()
{
int i,j,k; //循环变量
int iWindowSize; //记录模板大小的变量
int iHalfLen; //模板大小的一半
下面算法是基于的算法不可能直接运行，只是我把Canny的具体实现步骤写了出来，若需用还要自己写。
该算子具体实现方法：
// anny.cpp: implementation of the Canny class.
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
dTemp[i]=new double[iWidth];
//获得模板长度和模板的各个权值
MakeGauss(&pdKernel,&iWindowSize);
//得到模板的一半长度
iHalfLen=iWindowSize/2;
//对图像对水方向根据模板进行平滑
for(i=0;i<iHeight;i++)
//对原图象进行滤波
GaussionSmooth();
//计算X,Y方向上的方向导数
DirGrad(iGradX,iGradY);
//计算梯度的幅度
GradExtent(iGradX,iGradY,iExtent);
//应用non-maximum抑制
NonMaxSuppress(iExtent,iGradX,iGradY,iEdgePoint);
抗锯齿检测对比
抗锯齿检测对比拒绝“狗牙”：六种抗锯齿性能大检测对于PC游戏玩家，特别是高端玩家来说，AA 抗锯齿是一个永恒的话题，如何选择适合自己的抗锯齿类型和级别也往往让大家非常头疼。
Tom"s Hardware近日组织了一个大型专题，集中考察了六种抗锯齿技术的游戏性能表现，相信看过之后大家就能找到自己的方向了。
此番检验的六种抗锯齿技术分别是：多重采样抗锯齿(MSAA)、覆盖采样抗锯齿(CSAA)/增强质量抗锯齿(EQAA)、边缘检测抗锯齿(EDAA)、纹理透明抗锯齿(TRAA)/自适应性抗锯齿(AAA)、形态抗锯齿(MLAA)、超级采样抗锯齿(SSAA)。
全屏反锯齿（full scene Anti-aliasing，简称FSAA），也称全屏抗锯齿，它指的是利用反锯齿技术对输出到显示器的满屏画面信号进行放大与采样分析并重新制作满屏画面信号输出至显示器，而不是对画面某一部分使用反锯齿技术。
全屏反锯齿对于3D游戏画面有着很大的影响，它能使整个3D游戏画面变得细腻、清晰与逼真，这是是一种重要的技术应用。
全屏抗锯齿反锯齿技术，有以下方法：超级采样抗锯齿超级采样抗锯齿（Super-Sampling Anti-aliasing，简称SSAA）此是早期抗锯齿方法，比较消耗资源，但简单直接，先把图像映射到缓存并把它放大，再用超级采样把放大后的图像像素进行采样，一般选取2个或4个邻近像素，把这些采样混合起来后，生成的最终像素，令每个像素拥有邻近像素的特征，像素与像素之间的过渡色彩，就变得近似，令图形的边缘色彩过渡趋于平滑。
再把最终像素还原回原来大小的图像，并保存到帧缓存也就是显存中，替代原图像存储起来，最后输出到显示器，显示出一帧画面。
这样就等于把一幅模糊的大图，通过细腻化后再缩小成清晰的小图。
如果每帧都进行抗锯齿处理，游戏或视频中的所有画面都带有抗锯齿效果。
而将图像映射到缓存并把它放大时，放大的倍数被用于分别抗锯齿的效果，如：图1，AA后面的x2、x4、x8就是原图放大的倍数。
SUSAN边缘检测算法性能分析与比较
SUSAN边缘检测算法性能分析与比较马桂珍;房宗良;姚宗中【摘要】介绍了一种基于灰度比较的边缘检测算法--SUSAN算法,讨论了该算法的模板和门限的选取方法,并用VC++编程实现了该算法.通过与传统边缘检测算法的比较,结果表明:由于该算法不涉及梯度的运算,因此对噪声图像的边缘检测效果优于传统的边缘检测算法.该算法适于含噪图像或低对比度灰度图像的边缘检测.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)008【总页数】3页(P189-191)【关键词】图像;边缘检测;算法;SUSAN【作者】马桂珍;房宗良;姚宗中【作者单位】防化指挥工程学院,北京,102205;防化指挥工程学院,北京,102205;防化指挥工程学院,北京,102205【正文语种】中文【中图分类】TP3111 引言边缘是图像最基本的特征，是图像分割的第一步。
经典的边缘检测方法如：Roberts，Sobel，Prewitt，Kirsch，Laplace等方法，基本都是对原始图像中象素的小邻域构造边缘检测算子，进行一阶微分或二阶微分运算，求得梯度最大值或二阶导数的过零点，最后选取适当的阀值提取边界。
由于这些算法涉及梯度的运算，因此均存在对噪声敏感、计算量大等缺点。
在实践中，发现SUSAN算法只基于对周边象素的灰度比较，完全不涉及梯度的运算，因此其抗噪声能力很强，运算量也比较小。
并将SUSAN算法用于多类图像的边缘检测中，实验证明该算法非常适合含噪图像的边缘检测。
2 SUSAN边缘检测简介2.1 SUSAN特征检测原理如图1所示，用一个圆形模板在图像上移动，若模板内象素的灰度与模板中心象素(称为：核Nucleus)灰度的差值小于一定阀值，则认为该点与核具有相同(或相近)的灰度，由满足这样条件的象素组成的区域称为USAN(Univalue Segment Assimilating Nucleus)。
当圆形模板完全处在图像或背景中时，USAN区域面积最大(如图1中的a和b);当模板移向图像边缘时，USAN区域逐渐变小(如图1中c);当模板中心处于边缘时，USAN区域很小(如图1中的d) ;当模板中心处于角点时，USAN区域最小(如图1中的e)。
图像形状特征提取方法
图像形状特征提取方法图像形状特征提取是计算机视觉领域中的一项重要任务，它可以帮助我们理解、分析和识别不同对象在图像中的形状特征。
在本文中，我将介绍一些常用的图像形状特征提取方法，并探讨它们的优势和局限性。
一、边缘检测边缘是图像中物体间的分界线，因此，边缘检测是最直观和常用的图像形状特征提取方法之一。
边缘检测算法可以通过分析图像中像素间的强度变化来检测边缘。
其中，Sobel、Prewitt和Canny等经典算法被广泛应用于实际图像处理中。
Sobel算法通过计算像素点与其周围像素点的梯度值来检测边缘，可以获取边缘的方向和强度信息。
Prewitt算法与Sobel类似，但采用了不同的模板。
Canny算法结合了高斯滤波、梯度运算和非极大值抑制等步骤，可以提取高质量的边缘信息。
然而，边缘检测算法容易受到图像噪声的干扰，并且在图像边缘存在断裂或连接不完整的情况下效果较差。
二、轮廓提取轮廓是图像中物体的外部边界，轮廓提取可以将物体从背景中分离出来，提供更加准确的形状特征。
常用的轮廓提取算法包括基于阈值的方法、边缘链码和活动轮廓模型等。
基于阈值的方法将图像转换为二值图像，然后通过连接像素点与边缘的方法来提取轮廓。
这种方法简单快速，但对环境光照变化和噪声比较敏感。
边缘链码是一种将轮廓表示为一系列有序像素点的方法，可以准确地描述物体的形状。
然而，边缘链码不适用于含有内部空洞的物体。
活动轮廓模型是一种基于能量最小化的方法，通过定义能量函数来推动轮廓的变化，从而提取出物体的形状轮廓。
然而，活动轮廓模型对图像噪声和初始轮廓的选择比较敏感。
三、形状描述符形状描述符是一种用于表示和比较物体形状的数学工具，可以提取出物体的形状特征并进行形状匹配。
常用的形状描述符包括区域不变性矩、傅里叶描述子和轮廓匹配等。
区域不变性矩是一种用于描述物体形状的全局特征，它通过计算像素点的几何矩和中心矩来表示物体的形状。
区域不变矩对缩放、旋转和平移具有一定的不变性，但对形状的扭曲和边界噪声较敏感。
菌落图像的边缘检测方法比较
图 １为菌 落原 始 图像 ， 以下用 各 种 方法 对菌 落
图像进行边 缘 检测 。
经 典 的 边 缘 检 测 算 法 是 基 于 图像 梯 度 的微 分 算 子方 法 ， 由于边缘 发 生 在 图像 灰 度 值变 化 较 大 的
地方 ， 应 连 续 情 形 就 是 梯 度较 大 的地 方 ， 以采 对 可 用 求 导算 子 。求 导算 子 对 每 一个 像 素 进行 计 算 ， 实 际应用 中常 用小 区域模 版卷 积来 近似计 算 。经典 的 算 子 包 括 ： ｏｅｔ 版 、ｏｅ 模 版 、ｒｗｔ模 版 、 Ｒ ｂｒ ｓ模 Ｓｂｌ Ｐｅ ｉ ｔ
Ｒ ， ： ｇ， － ｘ １ ＋ ） ￣ ， １ ｆ ＋ ’） （ ｙ Ｖ（ ｙ ｊ ＋ １ ＋ ｘ ＋） ｘ ｌ ） １ ） ｘ ）￣ ｙ － ｌ ｙ。 ）
在实 际 应 用 中 ， 了简 化 计 算 ， 梯 度 函数 的 为 用 绝对值 近似 ：
２
声 点 进 行平 滑 的最 优 滤波 器 ，如 ：ｏ ＬＧ算 子 、ａｎ Ｃｎｙ
、 对 图像 进行 边缘 检 测研 究 ，这些 新 兴 技 术如 ： 术 基
代入（ 式 ， ２ ） 即可求得图像 梯度值 ， 然后适当选择阈 值 ， 得梯 度 值 Ｒｘｙ＞ 使 （，） 的像素 点 置 １否则 置 ０ ， ， 即为边 缘 图像 ， ｏ ｅ ｓ 子对 菌落 图像 的检测 结果 Ｒ ｂｒ 算 ｔ
Ｋ ｒ ｈ 版 、ａ ｌｃ ｎ模版 等 。 ｉｃ 模 ｓ Ｌ ｐａｉ ａ 此类 模版 的优 点是 简 单 方便 ， 缺点 是 抑 制噪 声 的能 力 较 弱 。为 了更 好 的 抑制 噪声 ， 梯 度微 分 模 版基 础 上 发展 起 来 了对 噪 从
sobel、prewitt、roberts边缘检测方法的原理
sobel、prewitt、roberts边缘检测方法的原理边缘检测是一种图像处理技术，它可以识别图像中的结构和边界，为后续图像处理操作提供依据。
边缘检测技术主要有Sobel、Prewitt和Roberts三种。
本文将介绍这三种边缘检测方法的原理以及它们之间的区别。
Sobel边缘检测是由Ivan E.Sobel于1960年研发的一种边缘检测技术，它是根据图像中的灰度值变化来计算出一个像素的梯度，从而检测出图像的边缘。
Sobel算子是一种以一阶微分运算为基础的滤波算子，它采用一种双线性结构，可以检测图像中横向、竖向、水平和垂直等多种边缘。
Sobel算子能够有效地检测出图像中的轮廓线，并降低噪声的影响。
Prewitt边缘检测也是基于一阶微分运算，它是由JohnG.Prewitt于1970年研发的一种滤波算子。
它可以植入到一个3×3的矩阵中，将每个像素点处的灰度值变化量进行累加，从而检测出图像中的边缘。
Prewitt边缘检测的优点是能够获得图像中的更多细节，而且对噪声具有较强的抗干扰能力。
Roberts边缘检测也是由一阶微分运算为基础，是由Larry Roberts于1966年研发的一种边缘检测技术。
它采用3×3的矩阵，把相邻的像素点的灰度值变化量进行累加，以检测出图像的边缘，它同样也能够获得更多的细节，并且对噪声也有较强的抗干扰能力。
总结起来，Sobel、Prewitt和Roberts三种边缘检测方法都是基于一阶微分运算，它们的算法类似，从某种程度上来说，它们都是拿某一个像素点处的灰度值变化量与其周围像素点的灰度值变化量进行累加比较，来检测出图像中的边缘。
但是它们在具体运用算子上还是略有不同，Sobel算子采用双线性结构，能够检测图像中横向、竖向、水平和垂直等多种边缘；而Prewitt和Roberts边缘检测方法的算法都是采用一个3×3的矩阵，将相邻的像素点的灰度值变化量累加，从而检测出边缘。
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各类边缘检测算子的比较
摘要：边缘检测是图像处理和计算机视觉中的基本问题，其目的标识数字图像中亮度变化明显的点。
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：基于搜索和基于零交叉。
基于搜索的边缘检测算子有：Roberts算子，Prewitt算子，Sobel算子，Canny算子，罗盘算子。
基于零交叉的边缘检测算子有Marr-Hildreth边缘检测器。
本篇论文分析了各种检测算子的特点，并对各种边缘检测算法的检测结果进行了比较。
关键词：边缘检测；图像处理；算子
0 引言
图像边缘是图像的重要特征，是计算机视觉、模式识别等的基础，因此边缘检测是图像处理中一个重要的环节。
然而，图像边缘受很多因素的影响。
这些包括（i）深度上不连续、（ii）表面方向不连续、（iii）物质属性变化和（iv）场景照明变化。
目前，常用的边缘检测算法没有哪一种具有绝对的优越性。
因此，对各种边缘检测算子的性能进行比较分析，根据图像边缘的特征选择比较合理的边缘检测显得尤为重要。
1 基于搜索的边缘检测算子
基于搜索的边缘检测方法首先计算边缘强度，通常用一阶导数表示，例如梯度模；然后，用计算估计边缘的局部方向，通常采用梯度的方向，并利用此方向找到局部梯度模的最大值。
1.1 Roberts算子
Roberts算子【1】是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，它由下式给
出 :
g ( x , y) = [ f ( x , y) - f ( x + 1 , y + 1) ]2 +[ f ( x + 1 , y) - f ( x , y + 1) ]2（1）
其中 f ( x , y ) 、 f ( x + 1 , y ) 、 f ( x , y + 1) 和 f ( x + 1 , y + 1) 分别为 4领域的坐标，且是具有整数像素坐标的输入图像。
Roberts算子是2X 2 算子模板。
图1所示的2个卷积核形成了Roberts算
子。
图像中的每一个点都用这2个核做卷积。
图1 Roberts算子
1.2 Prewitt算子
Prewitt 算子由下式给出：
SP = ( dx2 + dy2) 1/2 (2)
Prewitt 算子是 3 ×3 算子模板。
图 3 所示的2个卷积dx 、dy形成了Prewitt 算子。
与 Sobel 算子的方法一样 ,图象中的每个点都用这 2 个核进行卷积，取最大值作为输出值。
Prewitt 【2】算子也产生1 幅边缘幅度图象。
图2 Prewitt算子
1.3 Sobel算子
Sobel 【3】算子是一种一阶微分算子，它利用像素邻近区域的梯度值来计算1个像素的梯度，然后根据一定的阈值来取舍。
它由下式给出：
S = ( dx2 + dy2) 1/2 (3)
Sobel算子是3×3 算子模板。
图 2 所示的 2个卷积核dx、dy形成Sobel 算子。
一个核对通常的垂直边缘响应最大，而另一个核对水平边缘响应最大。
2个卷积的最大值作为该点的输出值。
运算结果是1 幅边缘幅度图象。
1 2 1
0 0 0
-1 -2 -1
图3 Sobel算子
1.4 Canny算子
Canny 【4】边缘检测算子是近年来在数字图像处理中广泛应用的边缘算子，它是应用变分原理推导出的一种用高斯模块导数逼近的最优算子。
通过 Canny 算子的应用，可以计算出数字图像的边缘强度和边缘梯度方向，为后续边缘点判断提供依据。
公式：Gn = n?G（4）
式中
n 就是边缘方向，?G是梯度矢量，而边缘强度由 |?G * f (x, y)| 决定。
在 Canny 算子计算实现过程中，为了提高速度，同样可以采用分解的方法，把?G 的滤波模块分解为二个一维的行列滤波器。
即
（5）
（6）
将（4）（5）分别与图像 f (i，j)卷积，得到：
（7）
（8）
式中 A(i, j) 反映了图像上(i, j) 点处的边缘强度，α(i, j) 是图像(i, j) 点处的法向方向（正交于边缘方向）。
当一个像素满足以下 3 个条件时，则认为是图像的边缘点：
(1) 该点的边缘强度大于沿该点梯度方向的两个相邻像素点的边缘强度；
(2) 与该点梯度方向上相邻两点的方向差小于 0 45 ;
(3) 以该点为中心的 3x3 领域中的边缘强度极大值小于某个阈值；
条件（1）（2）的作用是将在梯度方向上的两个相邻像素从候选边缘点中剔除，条件（3）的作用是消除虚假的边缘点。
2 基于零交叉的边缘检测算子
基于零交叉的方法找到由图像得到的二阶导数的零交叉点来定位边缘.
2.1Marr-Hildreth 边缘检测算子
Marr-Hildreth 边缘检测算子是将高斯算子和拉普拉斯算子结合在一起而形
成的一种新的边缘检测算子，先用高斯算子对图像进行平滑，然后采用拉普拉斯算子根据二阶微分过零点来检测图像边缘，因此该算子也可称为 LOG（Laplacian of Gaussian）算子。
（9）
式中，G(x, y,σ ) 为高斯函数， x, y 为图像的横坐标和纵坐标。
在数字图像中实现图像与模块卷积运算时，运算速度与选取的模块大小有直
接关系，模块越大，检测效果越明显，速度越慢，反之则效果差一点，但速度提高很多。
因此在不同的条件下应选取不同大小的模块。
在实际计算过程中，还可以通过分解的方法提高运算速度，即把二维滤波器分解为独立的行、列滤波器 [2]。
常用 5x5 模块的 Marr-Hildreth 算子为
-2 -4 -4 -4 -2
-4 0 8 0 -4
-4 8 24 8 -4
-4 0 8 0 -4
-2 -4 -4 -4 -2 图4 Marr-Hildreth算子
2 几种算子的比较
在数字图像处理中，衡量边缘检测好坏的标准有：运算速度、边缘定位能力以及噪声抑制能力。
首先，运算速度方面，对于一个N*N的图像，其运算量如下：
表1 各种算子运算量对比
由表1知，Canny算子和Marr-Hildren算子的运算量都比较大。
对于边缘定位能力和噪声抑制能力是相互矛盾的，不可兼得。
下面是各种算子的此类特点：
(1) Roberts 算子：Roberts 算子利用局部差分算子寻找边缘，边缘定位精度较高，但容易丢失一部分边缘，同时由于没经过图像平滑计算，因此不能抑制噪声。
该算子对具有陡峭的低噪声图像响应最好。
(2) Sobel 算子和 Prewitt 算子：都是对图像进行差分和滤波运算，差别只是平滑部分的权值有些差异，因此对噪声具有一定的抑制能力，但不能完全排除检测结果中出现伪边缘。
同时这 2 个算子边缘定位比较准确和完整，但容易出现边缘多像素宽。
该类算子对灰度渐变和具有噪声的图像处理的较好。
(3) Canny 算子：该算子同样采用高斯函数对图像作平滑处理，因此具有较强的去噪能力，但同样存在容易平滑掉一些边缘信息。
同时其后所采用的一阶微分算子的方向性较 M-H 算子要好，因此边缘定位准确性较高。
通过实验结果可以看出，该算子是传统边缘检测算子中效果较好的算子之一。
(4) Marr-Hildreth 算子：该算子首先通过高斯函数对图像作平滑处理，因此对噪声的抑制作用比较明显，但同时也可能将原有的边缘也平滑了，造成某些边缘无法检测到。
此外高斯函数中方差参数σ 的选择，对图像边缘检测效果有很大的影响。
σ 越大，检测到的图像细节越丰富，但对噪声抑制能力相对下降，易出现伪边缘；反之，则抗噪声性能提高，但边缘定位准确性下降，易丢失许多真边缘，因此，对于不同图像应选择不同参数。
参考文献：
【1】《数字图像中边缘算法的实验研究》[J].微计算机信息,2004(5).
【2】冈萨雷斯.数字图像处理.第三版.电子工业出版社,2011.
【3】刑军.基于Sobel算子数字图像的边缘检测[J].微机发
展,2015,15(9):48-52.
【4】林卉，赵长胜，舒宁．基于 Canny算子的边缘检测及评价[J]．黑龙江工程学院学报，2003，17(2)：3-6．
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