基于Matlab的图像边缘检测算法的实现及应用
图像边缘检测各种算子MATLAB实现以及实际应用
《图像处理中的数学方法》实验报告学生姓名：赵芳舟教师姓名：曾理学院：数学与统计学院专业：信息与计算科学学号：联系方式：梯度和拉普拉斯算子在图像边缘检测中的应用一、数学方法边缘检测最通用的方法是检测灰度值的不连续性，这种不连续性用一阶和二阶导数来检测。
1.（1）一阶导数：一阶导数即为梯度，对于平面上的图像来说，我们只需用到二维函数的梯度，即：,该向量的幅值：,为简化计算，省略上式平方根，得到近似值；或通过取绝对值来近似，得到：。
（2）二阶导数：二阶导数通常用拉普拉斯算子来计算，由二阶微分构成：2.边缘检测的基本思想：（1）寻找灰度的一阶导数的幅度大于某个指定阈值的位置；（2）寻找灰度的二阶导数有零交叉的位置。
3.几种方法简介（1）Sobel边缘检测器：以差分来代替一阶导数。
Sobel边缘检测器使用一个3×3邻域的行和列之间的离散差来计算梯度，其中，每行或每列的中心像素用2来加权，以提供平滑效果。
-1-21000121-101-202-101（2）Prewitt边缘检测器:使用下图所示模板来数字化地近似一阶导数。
与Sobel检测器相比，计算上简单一些，但产生的结果中噪声可能会稍微大一些。
-1-1-1000111-101-101-101（3）Roberts边缘检测器：使用下图所示模板来数字化地将一阶导数近似为相邻像素之间的差，它与前述检测器相比功能有限（非对称，且不能检测多种45°倍数的边缘）。
-10010-110（4）Laplace边缘检测器：二维函数的拉普拉斯是一个二阶的微分定义：0101-41010（八邻域）（5）LoG边缘检测器由于噪声点（灰度与周围点相差很大的像素点）对边缘检测有一定的影响，所以效果更好的是LoG算子，即Laplacian-Guass算子。
引入高斯函数来平滑噪声：该函数的Laplace算子：它把Guass平滑滤波器和Laplace锐化滤波器结合起来，先平滑掉噪声，再进行边缘检测，所以效果比单用Laplace算子要更为平滑，效果更好。
canny边缘检测matlab代码
canny边缘检测matlab代码Canny边缘检测是一种常用的图像处理算法，它可以有效地检测图像中的边缘，并将其显示为白色线条。
在Matlab中，可以使用以下代码实现Canny边缘检测：1. 读取图像首先，需要读取待处理的图像。
可以使用imread函数来读取图片：```matlabimg = imread('image.jpg');```其中，image.jpg是待处理的图片文件名。
2. 灰度化Canny算法只能处理灰度图像，因此需要将彩色图像转换为灰度图像。
可以使用rgb2gray函数来实现：```matlabgray_img = rgb2gray(img);```3. 高斯滤波在进行边缘检测之前，需要对图像进行高斯滤波来消除噪声。
可以使用fspecial和imfilter函数来实现：```matlabgaussian_filter = fspecial('gaussian', [5 5], 1);blur_img = imfilter(gray_img, gaussian_filter, 'replicate');```其中，[5 5]表示高斯核的大小为5x5，1表示标准差。
4. 计算梯度幅值和方向接下来，需要计算每个像素点的梯度幅值和方向。
可以使用Sobel算子来计算梯度，并利用arctan函数计算方向角度：```matlabsobel_x = [-1 0 1; -2 0 2; -1 0 1];sobel_y = [-1 -2 -1; 0 0 0; 1 2 1];grad_x = imfilter(blur_img, sobel_x, 'replicate');grad_y = imfilter(blur_img, sobel_y, 'replicate');grad_mag = sqrt(grad_x.^2 + grad_y.^2);grad_dir = atan(grad_y ./ grad_x);```5. 非极大值抑制由于Sobel算子计算出的梯度幅值可能会有多个峰值，因此需要进行非极大值抑制来保留边缘。
基于MATLAB GUI图像处理系统的设计与实现
基于MATLAB GUI图像处理系统的设计与实现本文将介绍一个基于MATLAB GUI的图像处理系统的设计和实现。
该系统提供了一系列常用的图像处理功能，包括图像滤波、边缘检测、图像变换、形态学处理、颜色空间转换等。
通过该系统，用户可以方便地对图像进行处理和分析。
首先，需要创建一个MATLAB GUI窗口，用于显示图像和进行图像处理。
接着，通过调用MATLAB内置的图像处理函数来实现各种功能。
下面是一些常用功能的实现方法：1.图像读取：使用imread函数来读取图像文件，并在GUI窗口中显示。
2.图像滤波：使用imfilter函数来实现各种滤波器，如高斯滤波、中值滤波等。
3.边缘检测：使用边缘检测算法（如Sobel算子、Canny算法等）来提取图像中的边缘信息。
4.图像变换：使用imresize函数来改变图像的大小，使用imrotate函数来旋转图像等。
5.形态学处理：使用imopen、imclose等形态学处理函数来对图像进行形态学分析和处理。
6.颜色空间转换：使用rgb2gray、rgb2hsv等函数来进行颜色空间的转换。
在实现这些功能时，可以使用MATLAB的图像处理工具箱中的函数，也可以自己编写函数来实现特定的处理功能。
除了提供以上的基本功能，该系统还可以通过添加菜单栏、工具栏等交互元素，以增强用户体验。
例如，添加一个“保存”菜单项，使用户可以将处理后的图像保存到本地，或添加一个“撤销”按钮，使用户可以取消上一次的处理操作等。
总之，通过将MATLAB GUI和图像处理技术相结合，我们可以很方便地开发出一个图像处理系统，并提供常用的功能和交互元素，使用户可以快速地对图像进行处理和分析。
同时，我们也可以根据实际需要，自行扩展和改进该系统，以适应更加复杂的图像处理应用场景。
Matlab在边缘检测与边界提取中的应用
Matlab在边缘检测与边界提取中的应用在计算机视觉领域中，边缘检测与边界提取是非常重要的任务。
边缘是图像中物体不同区域之间的分界线，边界提取则是通过检测图像中的边缘，从而凸显物体的轮廓。
边缘检测与边界提取在许多应用中都发挥着重要作用，如图像分割、目标识别和机器视觉等。
Matlab是一种功能强大且流行的科学计算软件，它提供了许多用于边缘检测和边界提取的工具和函数。
下面将介绍一些常用的Matlab函数和技术，它们在边缘检测与边界提取中的应用。
一、基于梯度的边缘检测梯度是表示图像中变化的指标，边缘通常是图像灰度值变化剧烈的区域。
Matlab中的Sobel、Prewitt和Roberts等函数可以方便地计算图像的梯度，从而实现边缘检测。
例如，使用Sobel算子可以对图像进行边缘检测：```I = imread('image.jpg');gray = rgb2gray(I);sobel_x = edge(gray, 'sobel', 'horizontal');sobel_y = edge(gray, 'sobel', 'vertical');imshowpair(sobel_x, sobel_y, 'montage');```上述代码首先加载并灰度化图像，然后使用Sobel算子分别计算水平和垂直方向上的梯度。
最后，使用imshowpair函数将水平和垂直边缘结果以并排的方式展示出来。
二、基于Canny算法的边缘检测Canny算法是一种广泛应用于边缘检测的算法，它通过多步骤的处理来准确地检测边缘。
在Matlab中，可以使用edge函数以及一些参数来实现Canny算法。
下面是一个使用Canny算法进行边缘检测的示例：```I = imread('image.jpg');gray = rgb2gray(I);canny = edge(gray, 'canny');imshow(canny);```上述代码中，首先加载并灰度化图像，然后使用edge函数采用Canny算法进行边缘检测。
Matlab中的图像分割与边缘检测方法
Matlab中的图像分割与边缘检测方法引言图像处理是一门研究如何对数字图像进行处理、分析、改进和理解的学科。
图像分割与边缘检测在图像处理中占据着重要的地位。
图像分割是将图像划分为多个具有语义意义的区域或对象的过程，而边缘检测则是找到图像中不连续的区域边界。
Matlab作为一种强大的软件工具，提供了丰富的图像处理函数和工具箱，本文将探讨在Matlab中应用的图像分割与边缘检测方法。
一、图像分割方法1. 基于阈值的分割基于阈值的分割是一种简单但有效的方法。
该方法将图像像素的灰度值与预设的阈值进行比较，根据比较结果将像素分配到不同的区域。
在Matlab中，可以使用imbinarize和graythresh函数来实现基于阈值的分割。
2. 区域增长法区域增长法基于像素之间的相似性来进行分割。
该方法从种子像素开始，通过判断邻域像素与种子像素的相似度来不断扩展区域。
在Matlab中，可以使用imsegf和regiongrowing函数来实现区域增长法。
3. 聚类方法聚类方法将图像像素分为多个类别，每个类别代表一个区域。
该方法通常使用聚类算法，比如k-means算法或者模糊c-均值算法。
在Matlab中，可以使用kmeans和fcm函数来实现聚类方法。
4. 模型驱动法模型驱动法基于数学模型来描述图像中的区域。
该方法通过定义一个能够衡量图像中区域特征的能量函数，并通过优化算法来最小化能量函数，从而得到分割结果。
在Matlab中，可以使用activecontour和chanvese函数来实现模型驱动法。
二、边缘检测方法1. Sobel算子Sobel算子是一种经典的边缘检测算子。
其基本思想是通过计算像素与其周围像素之间的差异来检测边缘。
在Matlab中，可以使用imgradient和imgradientxy函数来实现Sobel算子。
2. Canny算子Canny算子是一种广泛使用的边缘检测算子。
它利用高斯平滑、梯度计算、非极大值抑制和双阈值法来检测边缘。
基于matlab的图像边缘检测算法研究和仿真设计
基于matlab的图像边缘检测算法研究和仿真目录第1章绪论 11.1 序言 11.2 数字图像边缘检测算法的意义 1第2章传统边缘检测方法及理论基础 2 2.1 数字图像边缘检测的现状与发展 22.2 MATLAB和图像处理工具箱的背景知识 32.3 数字图像边缘检测关于边缘的定义 42.4 基于一阶微分的边缘检测算子 42.5 基于二阶微分的边缘检测算子 7第3章编程和调试 103.1 edge函数 103.2 边缘检测的编程实现 11第4章总结 13第5章图像边缘检测应用领域 13附录参考文献 15第1章绪论§1.1 序言理解图像和识别图像中的目标是计算机视觉研究的中心任务，物体形状、物体边界、位置遮挡、阴影轮廓及表面纹理等重要视觉信息在图像中均有边缘产生。
图像边缘是分析理解图像的基础，它是图像中最基本的特征。
在Marr的计算机视觉系统中，图像边缘提取占据着非常重要位置，它位于系统的最底层，为其它模块所依赖。
图像边缘提取作为计算机视觉领域最经典的研究课题，长期受到人们的重视。
图像边缘主要划分为阶跃状和屋脊状两种类型。
阶跃状边缘两侧的灰度值变化明显，屋脊状边缘则位于灰度增加与减少的交界处。
传统的图像边缘检测方法大多是从图像的高频分量中提取边缘信息，微分运算是边缘检测与提取的主要手段。
由于传统的边缘检测方法对噪声敏感，所以实际运用效果有一定的局限性。
近年来，越来越多的新技术被引入到边缘检测方法中，如数学形态学、小波变换、神经网络和分形理论等。
Canny于1986年提出基于最优化算法的边缘检测算子，得到了广泛的应用，并成了与其它实验结果作比较的标准。
其原因在于他最先建立了优化边缘检测算子的理论基础，提出了迄今为止定义最为严格的边缘检测的三个标准。
另外其相对简单的算法使得整个过程可以在较短的时间实现。
实验结果也表明，Canny算子在处理受加性高斯白噪声污染的图像方面获得了良好的效果[1]。
基于MATLAB的医学图像处理算法研究与实现
基于MATLAB的医学图像处理算法研究与实现一、引言医学图像处理是医学影像学领域的重要组成部分，随着计算机技术的不断发展，基于MATLAB的医学图像处理算法在临床诊断、医学研究等方面发挥着越来越重要的作用。
本文将探讨基于MATLAB的医学图像处理算法的研究与实现。
二、MATLAB在医学图像处理中的应用MATLAB作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的图像处理工具箱，包括图像滤波、分割、配准、重建等功能。
在医学图像处理中，MATLAB可以用于对医学影像进行预处理、特征提取、分析和诊断等方面。
三、医学图像处理算法研究1. 图像预处理图像预处理是医学图像处理中的重要步骤，旨在去除噪声、增强对比度、平滑图像等。
常用的预处理方法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等，在MATLAB中可以通过调用相应函数实现。
2. 图像分割图像分割是将医学影像中感兴趣的目标从背景中分离出来的过程，常用方法有阈值分割、区域生长、边缘检测等。
MATLAB提供了各种分割算法的实现，如基于阈值的全局分割函数imbinarize等。
3. 特征提取特征提取是从医学影像中提取出有助于诊断和分析的特征信息，如纹理特征、形状特征等。
在MATLAB中，可以通过灰度共生矩阵（GLCM）、Gabor滤波器等方法进行特征提取。
4. 图像配准图像配准是将不同时间点或不同模态下的医学影像进行对齐和注册，以便进行定量分析和比较。
MATLAB提供了多种配准算法，如互信息配准、归一化互相关配准等。
5. 图像重建图像重建是指根据已有的投影数据或采样数据恢复出高质量的医学影像，常见方法有逆向投影重建、迭代重建等。
MATLAB中可以使用Radon变换和滤波反投影算法进行CT图像重建。
四、基于MATLAB的医学图像处理算法实现1. 实验环境搭建在MATLAB环境下导入医学影像数据，并加载相应的图像处理工具箱。
2. 图像预处理实现利用MATLAB内置函数对医学影像进行去噪、增强等预处理操作。
matlab中canny边缘检测算法的实现
matlab中canny边缘检测算法的实现【Matlab中Canny边缘检测算法的实现】引言：边缘检测是计算机视觉和图像处理领域中的一项重要任务，主要用于提取图像中物体的轮廓或边界。
在边缘检测算法中，Canny算法是一种非常经典和常用的方法，由John F. Canny于1986年提出。
该算法被广泛应用于计算机视觉领域，实现了较好的边缘检测效果和低误报率。
本文将详细介绍在Matlab中实现Canny边缘检测算法的步骤和原理。
1. 算法原理：Canny边缘检测算法主要包含以下几个步骤：（1）使用高斯滤波平滑图像，减少噪声的影响。
（2）计算图像的梯度幅值和方向，确定图像中的强边缘。
（3）应用非极大值抑制算法，细化边缘。
（4）通过双阈值处理，进一步筛选边缘像素。
（5）连接边缘像素，得到最终的边缘结果。
2. 算法实现步骤：在Matlab中，我们可以利用内置函数和库函数来实现Canny边缘检测算法。
下面将一步一步介绍具体的实现过程。
2.1 加载图像：首先，我们需要加载一张待处理的图像。
可以使用imread函数加载图像，例如：img = imread('image.jpg');2.2 灰度化处理：Canny算法通常在灰度图像上进行，因此我们需要将彩色图像转换为灰度图像。
可以使用rgb2gray函数实现：grayImg = rgb2gray(img);2.3 高斯滤波：为了减少噪声的影响，我们需要对图像进行平滑处理。
可以使用fspecial函数创建高斯滤波器，然后使用imfilter函数对灰度图像进行滤波。
示例代码如下：filterSize = 5; % 设置滤波器尺寸sigma = 1; % 设置高斯分布的标准差gaussianFilter = fspecial('gaussian', [filterSize filterSize], sigma); smoothImg = imfilter(grayImg, gaussianFilter, 'symmetric');2.4 计算梯度幅值和方向：接下来，我们需要计算图像中每个像素的梯度幅值和方向。
基于MATLAB的智能图像识别算法优化与实现
基于MATLAB的智能图像识别算法优化与实现在当今数字化时代，图像识别技术已经成为人工智能领域的热门研究方向之一。
随着深度学习和神经网络的发展，图像识别在各个领域都有着广泛的应用，如人脸识别、医学影像分析、自动驾驶等。
而MATLAB作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的工具和函数，为图像处理和机器学习提供了便利的环境。
本文将探讨基于MATLAB的智能图像识别算法优化与实现的相关内容。
1. 图像识别算法概述图像识别算法是指通过对图像进行分析和处理，从中提取出有用信息并做出相应判断的技术。
常见的图像识别算法包括传统的特征提取方法（如SIFT、SURF）以及基于深度学习的卷积神经网络（CNN）。
在实际应用中，选择合适的算法对于图像识别的准确性和效率至关重要。
2. MATLAB在图像处理中的应用MATLAB提供了丰富的图像处理工具箱，包括图像读取、显示、处理、分析等功能。
通过MATLAB可以轻松实现对图像的各种操作，如滤波、边缘检测、特征提取等。
同时，MATLAB还支持深度学习工具箱，可以方便地构建和训练神经网络模型。
3. 智能图像识别算法优化在实际应用中，智能图像识别算法需要不断优化以提高准确性和效率。
优化算法可以从以下几个方面展开：3.1 数据预处理数据预处理是图像识别中至关重要的一步，包括去噪、尺度归一化、亮度调整等操作。
通过合理的数据预处理可以提高模型对输入数据的适应性。
3.2 特征提取与选择特征提取是将原始数据转换为可供机器学习算法使用的特征表示的过程。
在特征选择时，需要考虑到特征之间的相关性以及对分类任务的贡献度，避免过多或过少的特征对模型性能造成影响。
3.3 算法调参在使用深度学习算法时，网络结构和超参数的选择对于模型性能至关重要。
通过合理地调整网络结构和超参数，可以提高模型在训练集和测试集上的表现。
3.4 模型融合模型融合是将多个基础模型集成为一个更强大模型的技术。
通过模型融合可以降低过拟合风险，并提高整体预测准确性。
matlab边缘检测代码
MATLAB边缘检测代码边缘检测是图像处理中常用的技术，用于识别图像中物体的轮廓。
在MATLAB中，我们可以使用不同的方法进行边缘检测，例如Sobel算子、Canny算子等。
本文将介绍MATLAB中常用的边缘检测方法，并给出相应的代码示例。
1. Sobel算子Sobel算子是一种基于梯度的边缘检测算法，通过计算图像灰度值的一阶导数来识别边缘。
在MATLAB中，我们可以使用edge函数来实现Sobel算子。
img = imread('image.jpg'); % 读取图像gray_img = rgb2gray(img); % 将彩色图像转换为灰度图像edge_img = edge(gray_img, 'sobel'); % 使用Sobel算子进行边缘检测imshow(edge_img); % 显示结果上述代码首先读取一张彩色图像，并将其转换为灰度图像。
然后使用edge函数对灰度图像进行Sobel边缘检测，并将结果显示出来。
2. Canny算子Canny算子是一种基于多阶段处理的边缘检测算法，它能够有效地抑制噪声并提取出清晰、准确的边缘。
在MATLAB中，我们同样可以使用edge函数来实现Canny算子。
img = imread('image.jpg'); % 读取图像gray_img = rgb2gray(img); % 将彩色图像转换为灰度图像edge_img = edge(gray_img, 'canny'); % 使用Canny算子进行边缘检测imshow(edge_img); % 显示结果上述代码与Sobel算子的示例代码类似，只是将edge函数的第二个参数设置为'canny'来使用Canny算子进行边缘检测。
3. Laplacian算子Laplacian算子是一种基于二阶导数的边缘检测算法，它能够检测出图像中的灰度变化区域。
基于Matlab的图像边缘检测算法的实现及应用
目录摘要 (1)引言 (2)第一章绪论 (3)1.1 课程设计选题的背景及意义 (3)1.2 图像边缘检测的发展现状 (4)第二章边缘检测的基本原理 (5)2.1 基于一阶导数的边缘检测 (8)2.2 基于二阶导的边缘检测 (9)第三章边缘检测算子 (10)3.1 Canny算子 (10)3.2 Roberts梯度算子 (11)3.3 Prewitt算子 (12)3.4 Sobel算子 (13)3.5 Log算子 (14)第四章MATLAB简介 (15)4.1 基本功能 (15)4.2应用领域 (16)第五章编程和调试 (17)5.1 edge函数 (17)5.2 边缘检测的编程实现 (17)第六章总结与体会 (20)参考文献 (21)附录 (22)附录A：程序代码 (22)附录B：各种边缘检测算子得到的边缘图像效果 (23)摘要边缘是图像最基本的特征，包含图像中用于识别的有用信息，边缘检测是数字图像处理中基础而又重要的内容。
该课程设计具体考察了5种经典常用的边缘检测算子,并运用Matlab进行图像处理结果比较。
梯度算子简单有效，LOG算法和Canny边缘检测器能产生较细的边缘。
边缘检测的目的是标识数字图像中灰度变化明显的点，而导函数正好能反映图像灰度变化的显著程度，因而许多方法利用导数来检测边缘。
在分析其算法思想和流程的基础上，利用MATLAB对这5种算法进行了仿真实验，分析了各自的性能和算法特点，比较边缘检测效果并给出了各自的适用范围。
关键词：边缘检测；图像处理；MATLAB仿真如需程序/Word版本，请访问: 嵌入式软件院。
引言边缘检测在图像处理系统中占有重要的作用，其效果直接影响着后续图像处理效果的好坏。
许多数字图像处理直接或间接地依靠边缘检测算法的性能，并且在模式识别、机器人视觉、图像分割、特征提取、图像压缩等方面都把边缘检测作为最基本的工具。
但实际图像中的边缘往往是各种类型的边缘以及它们模糊化后结果的组合，并且在实际图像中存在着不同程度的噪声，各种类型的图像边缘检测算法不断涌现。
sobel算子检测边缘 matlab编程
在MATLAB中，使用Sobel算子检测图像边缘的一个基本例子可以如下：matlab复制代码% 读取图像I = imread('your_image.jpg');% 转换为灰度图像I_gray = rgb2gray(I);% 使用Sobel算子进行边缘检测BW = edge(I_gray,'sobel');% 显示原图像和边缘检测后的图像figure,subplot(1,2,1), imshow(I), title('原图像')subplot(1,2,2), imshow(BW), title('Sobel边缘检测后的图像')在上述代码中，首先读取一个图像，然后将其转换为灰度图像。
然后，使用MATLAB 内置的edge函数，指定'sobel'作为方法参数，对灰度图像进行边缘检测。
最后，显示原始图像和经过Sobel边缘检测后的图像。
注意：你需要将'your_image.jpg'替换为你想要处理的图像的文件名。
如果该文件不在MATLAB的当前工作目录中，你需要提供完整的文件路径。
如果你想自己实现Sobel算子而不是使用内置的edge函数，你可以创建一个Sobel算子，然后将其应用于图像。
这是一个基本的例子：matlab复制代码% 读取图像I = imread('your_image.jpg');% 转换为灰度图像I_gray = rgb2gray(I);% 定义Sobel算子Gx = [-101; -202; -101]; % x方向Gy = [121; 000; -1-2-1]; % y方向% 计算图像大小[height, width] = size(I_gray);% 初始化输出图像Ix = zeros(height-2, width-2);Iy = zeros(height-2, width-2);I_edge = zeros(height-2, width-2);% 应用Sobel算子for i = 2:height-1for j = 2:width-1Ix(i-1,j-1) = sum(sum(double(I_gray(i-1:i+1,j-1:j+1)) .* Gx));Iy(i-1,j-1) = sum(sum(double(I_gray(i-1:i+1,j-1:j+1)) .* Gy));% 计算梯度幅度I_edge(i-1,j-1) = sqrt(Ix(i-1,j-1)^2 + Iy(i-1,j-1)^2);endend% 二值化图像BW = I_edge > threshold; % threshold是一个阈值，你需要自己设定% 显示原图像和边缘检测后的图像figure,subplot(1,2,1), imshow(I), title('原图像')subplot(1,2,2), imshow(BW), title('Sobel边缘检测后的图像')注意：在这个例子中，你需要自己设定一个阈值（threshold）来决定哪些像素被视为边缘。
基于MATLAB的图像边缘提取并计算其角度和距离
MATLAB目的：检测下列图像的白色区域和红色区域的边缘，并计算其角度和距离。
1)利用烟草包装纸、基准线以及传送带三者之间的特性，首先将高速相机拍摄到的图片进行红色通道分离。
2)将通道分离后的图片进行二值化，得到二值图像3)将所得到的二值图像进行边缘检测4)将边缘检测后的图像先腐蚀运算，再进行膨胀运算，得到最终图像5)将图8最终得到的两条边界线使用MATLAB进行最小二乘法拟合，分别得到两条边界线的关系式，并使用数学方法计算出两条边界线的角度以及图像最左端的直线距离。
此例中，计算得到的两边沿的偏离角大小为3.15°，两边沿最左端距离大小为303.51像素。
clear clcimage=imread('Image.jpg'); %读取图片imtool(image); %显示所读取的图片imager = image(:,:,1); %提取图片红色通道imtool(imager);BW = im2bw(imager,0.15); %二值化BW = ~BW;imtool(BW);BW1 = edge(BW,'canny',0.95); %检测边缘imtool(BW1);se1 = strel('line',9,176); %腐蚀IM1 = imerode(BW1,se1);imtool(IM1);se2 = strel('line',60,176); %膨胀IM2 = imdilate(IM1,se2);imtool(IM2);[a,b]=size(IM2);[h,w]=find(IM2==1); %筛选边界点，像素值为1yx=[h,w];yx_size = size(yx); %像素点坐标对数%数据筛选出上下边界线以供拟合p=1;q=1;for k=1:yx_size(1,1)if(yx(k,1)>=600)yx1(p,:) = yx(k,:);p = p+1;elseyx2(q,:) = yx(k,:);q = q+1;endendyx1_c1 = yx1(:,1);yx1_c2 = yx1(:,2);yx2_c1 = yx2(:,1);yx2_c2 = yx2(:,2);%绘制分离边界的像素点plot(w,h,'r.')axis([0 b 0 a]);hold on%绘制拟合的直线xy1=polyfit(yx1_c2,yx1_c1,1);plot(1:b,polyval(xy1,1:b),'b-')axis([0 b 0 a]);hold onxy2=polyfit(yx2_c2,yx2_c1,1);plot(1:b,polyval(xy2,1:b),'y-')axis([0 b 0 a]);hold on%计算两直线的夹角angle_xy = 180*atan( abs((xy2(1,1)-xy1(1,1)))/(1+xy1(1,1) *xy2(1,1)) )/pi %角度%计算最左端的距离，以像素点为单位dist_xy = polyval(xy1,0)-polyval(xy2,0)。
matlab-图像处理-边缘检测算法五种
matlab-图像处理-边缘检测算法五种五种实现matlab边缘检测算法：⽅法⼀：matlab⾃带的edge函数：将图⽚保存为lena.jpgI=imread('lena.jpg');%提取图像img=rgb2gray(I);[m,n]=size(img);BW1=edge(img,'sobel'); %⽤Sobel算⼦进⾏边缘检测BW2=edge(img,'roberts');%⽤Roberts算⼦进⾏边缘检测BW3=edge(img,'prewitt'); %⽤Prewitt算⼦进⾏边缘检测BW4=edge(img,'log'); %⽤Log算⼦进⾏边缘检测BW5=edge(img,'canny'); %⽤Canny算⼦进⾏边缘检测h=fspecial('gaussian',5);%?⾼斯滤波BW6=edge(img,'canny');%⾼斯滤波后使⽤Canny算⼦进⾏边缘检测subplot(2,3,1), imshow(BW1);title('sobel edge check');subplot(2,3,2), imshow(BW2);title('roberts edge check');subplot(2,3,3), imshow(BW3);title('prewitt edge check');subplot(2,3,4), imshow(BW4);title('log edge check');subplot(2,3,5), imshow(BW5);title('canny edge check');subplot(2,3,6), imshow(BW6);title('gasussian&canny edge check'); 效果如下图所⽰：⽅法⼆：Laplacian算法clear;sourcePic=imread('lena.jpg');%图像读⼊grayPic=mat2gray(sourcePic);%实现图像的矩阵归⼀化操作[m,n]=size(grayPic);newGrayPic=grayPic;LaplacianNum=0;%经Laplacian操作得到的每个像素的值LaplacianThreshold=0.2;%设定阈值for j=2:m-1 %进⾏边界提取for k=2:n-1LaplacianNum=abs(4*grayPic(j,k)-grayPic(j-1,k)-grayPic(j+1,k)-grayPic(j,k+1)-grayPic(j,k-1));if(LaplacianNum > LaplacianThreshold)newGrayPic(j,k)=255;elsenewGrayPic(j,k)=0;endendendfigure,imshow(newGrayPic);title('Laplacian算⼦的处理结果') 效果图如下：⽅法三：Prewitt算法%Prewitt 算⼦的实现：clear;sourcePic=imread('lena.jpg');grayPic=mat2gray(sourcePic);[m,n]=size(grayPic);newGrayPic=grayPic;PrewittNum=0;PrewittThreshold=0.5;%设定阈值for j=2:m-1 %进⾏边界提取for k=2:n-1PrewittNum=abs(grayPic(j-1,k+1)-grayPic(j+1,k+1)+grayPic(j-1,k)-grayPic(j+1,k)+grayPic(j-1,k-1)-grayPic(j+1,k-1))+abs(grayPic(j-1,k+1)+grayPic(j,k+1)+grayPic(j+1,k+1)-grayPic(j-1,k-1)-grayPic(j,k-1)-grayPic(j+1,k-1)); if(PrewittNum > PrewittThreshold)newGrayPic(j,k)=255;elsenewGrayPic(j,k)=0;endendendfigure,imshow(newGrayPic);title('Prewitt算⼦的处理结果') 效果图如下：⽅法四：Sobel算法%Sobel 算⼦的实现：clear;sourcePic=imread('lena.jpg');grayPic=mat2gray(sourcePic);[m,n]=size(grayPic);newGrayPic=grayPic;sobelNum=0;sobelThreshold=0.7;for j=2:m-1for k=2:n-1sobelNum=abs(grayPic(j-1,k+1)+2*grayPic(j,k+1)+grayPic(j+1,k+1)-grayPic(j-1,k-1)-2*grayPic(j,k-1)-grayPic(j+1,k-1))+abs(grayPic(j-1,k-1)+2*grayPic(j-1,k)+grayPic(j-1,k+1)-grayPic(j+1,k-1)-2*grayPic(j+1,k)-grayPic(j+1,k+1)); if(sobelNum > sobelThreshold)newGrayPic(j,k)=255;elsenewGrayPic(j,k)=0;endendendfigure,imshow(newGrayPic);title('Sobel算⼦的处理结果') 效果如下：⽅法五：Roberts 算⼦的实现%Roberts 算⼦的实现：clear all;clc;sourcePic=imread('lena.jpg');grayPic=mat2gray(sourcePic);[m,n]=size(grayPic);newGrayPic=grayPic;robertsNum=0;robertThreshold=0.2;for j=1:m-1for k=1:n-1robertsNum = abs(grayPic(j,k)-grayPic(j+1,k+1)) + abs(grayPic(j+1,k)-grayPic(j,k+1)); if(robertsNum > robertThreshold)newGrayPic(j,k)=255;elsenewGrayPic(j,k)=0;endendendfigure,imshow(newGrayPic);title('roberts算⼦的处理结果') 效果图：。
基于MATLAB的图像处理算法优化与实现
基于MATLAB的图像处理算法优化与实现图像处理是计算机视觉领域中的重要研究方向，而MATLAB作为一种强大的科学计算软件，被广泛应用于图像处理算法的设计、优化和实现。
本文将探讨基于MATLAB的图像处理算法优化与实现的相关内容，包括算法原理、优化方法和实际案例分析。
1. 图像处理算法概述图像处理算法是对数字图像进行操作以获取所需信息或改善图像质量的方法。
常见的图像处理算法包括滤波、边缘检测、分割、特征提取等。
在MATLAB中，这些算法通常通过调用内置函数或自定义函数来实现。
2. MATLAB在图像处理中的应用MATLAB提供了丰富的图像处理工具箱，包括各种函数和工具，可以方便地进行图像读取、显示、处理和分析。
通过MATLAB，用户可以快速实现各种图像处理算法，并进行可视化展示。
3. 图像处理算法优化3.1 算法效率优化在实际应用中，图像处理算法的效率往往是一个重要考量因素。
通过对算法进行优化，可以提高算法的执行速度和性能表现。
在MATLAB中，可以通过向量化编程、并行计算等方式对图像处理算法进行效率优化。
3.2 算法精度优化除了效率外，算法的精度也是优化的重点之一。
通过调整参数、改进算法逻辑等方式，可以提高图像处理算法的准确性和稳定性。
在MATLAB中，可以通过调试代码、对比实验等方法对算法进行精度优化。
4. 实例分析：图像去噪算法优化以图像去噪算法为例，介绍如何基于MATLAB进行图像处理算法的优化与实现。
4.1 算法原理图像去噪是图像处理中常见问题之一，常用的去噪方法包括均值滤波、中值滤波、小波变换等。
这里以均值滤波为例，介绍其原理：对每个像素点周围邻域内的像素值取平均值来代替该像素值，从而达到去除噪声的目的。
4.2 算法优化在MATLAB中实现均值滤波算法时，可以通过矩阵运算来提高计算效率；同时可以调整滤波窗口大小和权重系数来优化去噪效果；还可以结合其他滤波方法进行组合优化，如联合使用中值滤波和小波变换等。
基于matlab的图像边缘检测原理及应用
目录一．前言----------------------------------------- 二．边缘检测的与提取-----------------------1.边缘检测的定义---------------------------2.图像边缘检测算法的研究内容---------3.边缘检测算子------------------------------3.1.Sobel算子-----------------------------3.2.Canny算子----------------------------4.基于Matlab的实验结果与分析--------- 三．图像边缘检测的应用---------------------一.前言在实际图像边缘检测问题中，图像的边缘作为图像的一种基本特征，经常被应用到较高层次的图像应用中去。
它在图像识别，图像分割，图像增强以及图像压缩等的领域中有较为广泛的应用，也是它们的基础。
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。
而边缘检测算法则是图像边缘检测问题中经典技术难题之一，它的解决对于我们进行高层次的特征描述、识别和理解等有着重大的影响；又由于边缘检测在许多方面都有着非常重要的使用价值，所以人们一直在致力于研究和解决如何构造出具有良好性质及好的效果的边缘检测算子的问题。
该课程设计具体考察了两种最常用的边缘检测算子并运用MATLAB进行图像处理比较。
二.边缘检测于算子1.边缘检测的定义图像边缘是图像最基本的特征，边缘在图像分析中起着重要的用。
所谓边缘（edge）是指图像局部特征的不连续性。
灰度或结构信息的突变称为边缘，例如：灰度级的突变、颜色的突变、纹理结的突变。
基于MATLAB的图像边缘检测
学号1607080221天津城建大学数字图像处理设计说明书图像边缘提取系统设计起止日期：2019 年12 月9 日至2019 年12 月13 日学生姓名韩徐班级16电信科2班成绩指导教师(签字)计算机与信息工程学院2019 年12 月13日天津城建大学课程设计任务书2019—2020学年第一学期计算机与信息工程学院电子信息科学与技术专业二班级课程设计名称：数字图像处理课程设计设计题目：图像边缘提取系统设计完成期限：自2019 年12 月9 日至2019 年12 月13 日共 1 周设计依据、要求及主要内容：一、课程设计依据在掌握数字图像处理基本算法的基础上，利用MA TLAB、VC++、Python等编程语言设计具有指定功能的图形用户界面。
二、课程设计内容1、设计一个实现图像边缘提取功能的界面2、界面可以采用MATLAB、VC++、Python等编程语言设计3、要求界面能够读入并显示图片，通过各种控件选择并进行图像的边缘检测和提取操作，操作结果在对比窗口中显示4、图像边缘检测和提取功能至少包括单方向一阶微分检测（水平/垂直方向）、无方向微分检测（Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、Laplacian算子、LOG算子）等，每项功能可采用一个或多个算法实现三．课程设计要求1、要求每个同学独立完成设计任务。
2、课程设计说明书封面格式要求见《课程设计说明书格式要求》。
3、课程设计的说明书要求简洁、通顺，图像表达内容完整、清楚、规范。
4、课程设计说明书要求：1)说明题目的设计原理和思路、采用方法及设计流程。
2)可采用图表或文字对图形用户界面各子模块的功能以及各子模块之间的关系做较详细的描述。
3)详细说明代码的编写流程。
4)采用图像及文字详细说明各功能的演示结果。
指导教师（签字）：系主任（签字）：目录第一章设计方案 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)1.3 设计方案 (1)第二章原理介绍 (3)2.1 算法简介 (3)2.2 控件设计 (4)2.2.1 按钮控件 (4)2.2.2 弹出式菜单控件 (4)第三章功能实现 (5)第四章设计结果与分析 (8)4.1 边缘提取 (8)4.2 结果分析 (8)总结 (9)参考文献 (10)附录 (11)程序代码 (11)第一章设计方案1.1设计目的本学期开设了数字图像处理的课程，在课上老师讲解了图像的基本知识，介绍了图像处理的一些算法，为了检验对于知识的掌握以及锻炼实用能力，使用相应编程语言实现对于一副图像的处理。
Matlab实现：图像边缘提取
Matlab实现：图像边缘提取1、边缘提取算法⽅法⼀：⼀阶微分算⼦Sobel算⼦Sobel算⼦检测⽅法对灰度渐变和噪声较多的图像处理效果较好，Sobel算⼦对边缘定位不是很准确，图像的边缘不⽌⼀个像素。
Roberts算⼦Roberts算⼦检测⽅法对具有陡峭的低噪声的图像处理效果较好，但是利⽤roberts算⼦提取边缘的结果是边缘⽐较粗，因此边缘的定位不是很准确。
Prewitt算⼦Prewitt算⼦检测⽅法对灰度渐变和噪声较多的图像处理效果较好。
但边缘较宽，⽽且间断点多。
Canny算⼦Canny算⼦是⽬前边缘检测最常⽤的算法，效果也是最理想的。
Canny⽅法不容易受噪声⼲扰，能够检测到真正的弱边缘。
优点在于，使⽤两种不同的阈值分别检测强边缘和弱边缘，并且当弱边缘和强边缘相连时，才将弱边缘包含在输出图像中。
⽅法⼆：⼆阶微分算⼦Laplacian算⼦Laplacian算⼦法对噪声⽐较敏感，所以很少⽤该算⼦检测边缘，⽽是⽤来判断边缘像素视为与图像的明区还是暗区。
2、实验结果分析⼀、边缘提取：Sobel算⼦检测⽅法对灰度渐变和噪声较多的图像处理效果较好，sobel算⼦对边缘定位不是很准确，图像的边缘不⽌⼀个像素；Roberts算⼦检测⽅法对具有陡峭的低噪声的图像处理效果较好，但是利⽤roberts算⼦提取边缘的结果是边缘⽐较粗，因此边缘的定位不是很准确；Prewitt算⼦检测⽅法对灰度渐变和噪声较多的图像处理效果较好。
但边缘较宽，⽽且间断点多；Laplacian算⼦法对噪声⽐较敏感，所以很少⽤该算⼦检测边缘，⽽是⽤来判断边缘像素视为与图像的明区还是暗区；Canny⽅法不容易受噪声⼲扰，能够检测到真正的弱边缘。
优点在于，使⽤两种不同的阈值分别检测强边缘和弱边缘，并且当弱边缘和强边缘相连时，才将弱边缘包含在输出图像中。
⼆、边缘复合增强Sobel、Robert、Prewitt算⼦的增强效果并不是很明显，尤其是Robert算⼦，因为它提取的边缘点过于稀疏和离散；Laplacian算⼦和canny算⼦的增强效果都⽐较理想，将边缘叠加上去后，整个⼿的轮廓和边缘都很清晰，直观上看，canny算⼦实现的效果⽐Laplacian算⼦好，最明显的地⽅就是⼿指尖的边缘。
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目录摘要 (1)引言 (2)第一章绪论 (3)1.1 课程设计选题的背景及意义 (3)1.2 图像边缘检测的发展现状 (4)第二章边缘检测的基本原理 (5)2.1 基于一阶导数的边缘检测 (8)2.2 基于二阶导的边缘检测 (9)第三章边缘检测算子 (10)3.1 Canny算子 (10)3.2 Roberts梯度算子 (11)3.3 Prewitt算子 (12)3.4 Sobel算子 (13)3.5 Log算子 (14)第四章MATLAB简介 (15)4.1 基本功能 (15)4.2 应用领域 (16)第五章编程和调试 (17)5.1 edge函数 (17)5.2 边缘检测的编程实现 (17)第六章总结与体会 (20)参考文献 (21)摘要边缘是图像最基本的特征，包含图像中用于识别的有用信息，边缘检测是数字图像处理中基础而又重要的内容。
该课程设计具体考察了5种经典常用的边缘检测算子,并运用Matlab进行图像处理结果比较。
梯度算子简单有效，LOG 算法和Canny 边缘检测器能产生较细的边缘。
边缘检测的目的是标识数字图像中灰度变化明显的点，而导函数正好能反映图像灰度变化的显著程度，因而许多方法利用导数来检测边缘。
在分析其算法思想和流程的基础上，利用MATLAB对这5种算法进行了仿真实验，分析了各自的性能和算法特点，比较边缘检测效果并给出了各自的适用范围。
关键词：边缘检测；图像处理；MATLAB仿真引言边缘检测在图像处理系统中占有重要的作用，其效果直接影响着后续图像处理效果的好坏。
许多数字图像处理直接或间接地依靠边缘检测算法的性能，并且在模式识别、机器人视觉、图像分割、特征提取、图像压缩等方面都把边缘检测作为最基本的工具。
但实际图像中的边缘往往是各种类型的边缘以及它们模糊化后结果的组合，并且在实际图像中存在着不同程度的噪声，各种类型的图像边缘检测算法不断涌现。
早在1965 年就有人提出边缘检测算子，边缘检测的传统方法包括Kirsch，Prewitt，Sobel，Roberts，Robins，Mar-Hildreth 边缘检测方法以及Laplacian-Gaussian（LOG）算子方法和Canny 最优算子方法等。
本设计主要讨论其中5种边缘检测算法。
在图像处理的过程需要大量的计算工作,我们利用MATLAB各种丰富的工具箱以及其强大的计算功能可以更加方便有效的完成图像边缘的检测。
并对这些方法进行比较第一章绪论1.1 课程设计选题的背景及意义边缘是图像的最基本特征，它包含了用于识别的有用信息，为人们描述或识别目标以及解释图像提供了一个重要的特征参数。
物体的边缘是以图像局部特性的不连续性为形式出现的。
从本质上说，边缘常常意味着一个区域的终结和另一个区域的开始，它普遍存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域、基元与基元之间，是图像分割所依赖的重要特征，也是纹理特征的重要信息源和形状特征的基础。
有了图像边缘，我们就可以确定物体的几何尺寸并进一步对其测量，确定物体在空间中的几何位置，确定物体的形状特征并对物体进行识别。
图像的边缘信息在图像分析和计算机视觉中都是十分重要的，是图像识别中提取图像特征的一个重要属性。
尽管边缘在数字图像处理中的作用非常重要，但是到目前为止还没有关于边缘的精确且被广泛承认的数学定义。
这里将边缘定义为图像局部特性的不连续性，如灰度的突变、颜色的突变、纹理结构的突变等。
对于灰度图像，边缘是指灰度的突变，是图像中灰度变化较剧烈的地方，也即我们通常所说的信号发生奇异变化的地方。
通常沿边缘走向的像素变化平缓，而垂直于边缘走向的像素变化剧烈。
图像的边缘有方向和幅度两个特性。
按照幅度的变化，边缘可粗略分为两种:一种是阶跃型边缘，它两边象素的灰度值有显著不同；另一种是屋顶状边缘，它位于灰度值从增加到减少的变化的转折点。
图1.1给出这两种边缘的示意图。
(a) 阶跃型边缘 (b) 屋顶状边缘图1.1 边缘类型边缘检测就是要检测出图像中这种灰度的不连续性，同时确定它们在图像中的精确位置，是在局部区域上针对“点”的一种运算，表现为一种典型的信号处理问题。
在图像处理、模式识别和计算机视觉中，图像的边缘检测具有极其重要的意义。
在大量的视觉模块计算中，边缘检测通常是视觉计算的第一步，高层次计算机视觉处理的成功与否极大地依赖于边缘检测算子的优越性能。
1.2 图像边缘检测的发展现状图像的边缘检测有着很长的研究历史，学术思想非常活跃，新理论、新方法不断涌现，一直是国内外图像处理领域研究的热点，目前为止己经提出了许多方法和理论。
至今提出的关于边缘检测的方法和理论尚存在不足之处，在某些具体情况下仍然无法很好的检测出目标物体的边缘，难以找到一种普遍适应性的边缘检测方法。
因此，根据具体的应用要求设计新的边缘检测方法，或对现有的方法进行改进以得到满意的边缘检测结果，这些依然是研究的主流方向。
第二章边缘检测的基本原理图像边缘是图像最基本的特征，边缘在图像分析中起着重要的作用。
所谓边缘（edge）是指图像局部特征的不连续性。
灰度或结构等信息的突变称为边缘，例如：灰度级的突变、颜色的突变、纹理结构的突变。
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。
当人们看一个有边缘的物体时，首先感觉到的便是边缘，如图2.1所示。
(a) 理想边缘模型 (b) 斜坡边缘模型图2.1 灰度级跃变的边缘模型一条理想的边缘应该具有如图2.1(a) 所示模型的特性。
每个像素都处在灰度级跃变的一个垂直的台阶上（例如图形中所示的水平线通过图像的灰度剖面图）。
而实际上，诸如图像采集系统的性能、采样频率和获得图像的照明条件等因素的影响，得到的边缘往往是模糊的，边缘被模拟成具有“斜坡面”的剖面，如图2.1(b) 所示，在这个模型中不再有细线（宽为一个像素的线条），而是出现了边缘的点包含斜坡中任意点的情况。
由此可以看到：模糊的边缘使边缘的“宽度”较大，面清晰的边缘使边缘的宽度较小。
由于图像中物体的边缘是以图像的局部特征，像素的不连续性形成出现的，同时也是图像局部亮度变化最显著的部分，同时物体的边缘也是不同区域的分界线。
图像的边缘是具有方向和幅度两个特性，通常沿边缘的走向灰度变化平缓，垂直于边缘走向的像素点灰度变化剧烈。
而这种不连续性往往可以通过求导数方便地检测到，根据灰度变化的特点，一般常用一阶导数和二阶导数来检测边缘。
如图2.2所示，第一行是一些具有边缘的图像示例，第二行是沿图像水平方向的一个剖面，第三行和第四行分别为剖面的一阶导数据和二阶导数。
边缘剖面有3种：阶跃形、脉冲形和屋顶形。
(a) 正阶跃形 (b) 负阶跃形 (c) 脉冲形 (d) 屋顶形图2.2 图像边缘的灰度变化与导数阶跃形的边缘处于图像中两个不同灰度值的相邻区间之间，脉冲形的边缘主要对应细条状的灰度值突变区域，而屋顶状的边缘上升沿和下降沿都比较缓慢。
由于采样的缘故，数字图像的边缘总有一些模糊，所以这里垂直上下的边缘剖面都表示有一定的坡度。
在图 2.2(a) 中，对灰度剖面的一阶导数在图像由亮变暗的位置处，有一个向上的阶跃而在其它位置为零。
这表明可以用一阶导数来检测边缘的存在，幅度峰值一般对应边缘位置。
对灰度剖面的二阶导数在一阶导数的阶跃上升区有一个向上的脉冲，而在一阶导数的阶跃下降区有一个向下的脉冲。
在这两个阶跃之间有一个过零点，它的位置正对应原图像的边缘位置。
所以可以用二阶导数的过零点来检测边缘位置，而用二阶导数在过零点处的符号确定边缘像素在图像边缘的暗区或亮区。
同样分析图2.2(b) 可以得到相同的结论。
这这里是由亮变暗，所以与图2.2(a) 相比，剖面左右对换，一阶导数左右对换，二阶导数据上下对换。
图 2.2(c) 中，脉冲形的剖面边缘与图 2.2(a) 的一阶导数形状相同，所以图2.2(c) 的一阶导数形状与图2.2(a) 的二阶导数形状相同，而它的2个二阶导数过零点正好对应脉冲的上升沿和下降沿。
通过检测脉冲剖面的2个二阶导数过零点就可以确定脉冲的范围。
同理，不难得出图2.2(d) 屋顶形边缘，通过检测屋顶形边缘的剖面的一阶导数过零点就可以确定屋顶位置。
图像的边缘有方向的幅度两个属性，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，通常用一阶导数或二阶导数来检测边缘，不同的是一阶导数认为最大值对应边缘位置，而二阶导数以过零点对应边缘位置。
实际上，对于图像中的任意方向上的边缘都可以进行类似的分析。
图像边缘检测中对任意点的一阶导数可以利用该点梯度的幅度来获得，二阶导数可以用拉普拉斯算子得到。
2.1 基于一阶导数的边缘检测梯度是函数变化的一种度量，是图像对应二维函数的一阶导数。
而一幅图像可以看作是图像强度连续导数的取样点数组。
梯度是一阶导数的二维等价式，可定义为向量有两个重要的性质和梯度有关，一是向量G(x,y)的方向就是函数f(x,y)增大时的最大变化率方向；二是梯度的幅值。
对于数字图像，偏导数可用差分来近似，则边缘往往在差分值最大处，最小处或过零点发生。
在计算梯度时，计算空间同一位置处(x,y)的真实偏导数是至关重要的。
而采用上面公式计算的梯度近似值并不位于同一位置。
所以常常使用2×2的一阶差分模板来计算位于内插点[x+1/2,y+1/2]的x方向和y方向偏导数，此时Gx和Gy可表示为2.2 基于二阶导的边缘检测以上介绍的计算一阶导数的方法，把一阶导数大于阈值的点作为边界点的方法，有可能会导致检测出的边缘点过多，数据存储量比较大。
一种在理论上更有效的方法是求梯度局部最大值对应的点，并认为它们是边缘点。
这种去除了一阶导数中的非局部最大值的方法，可以检测出更精确的边缘，一阶导数的局部最大值对应着二阶导数的零交叉点。
这样，通过找图像灰度的二阶导数的零交叉点就能较好地找到精确边缘点。
从图1可以看出，图像灰度二阶导数的过零点对应边缘点。
图2.3 图像的二阶导数第三章边缘检测算子数字图像中，边缘（edge）是指图像局部强度变化最显著的部分。
边缘主要存在于目标与目标、目标与背景、区域与区域（包括不同色彩）之间。
边缘检测常用到的有属于简单空域微分算法的Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子，拉普拉斯高斯（LOG）算法以及 Canny 边缘检测器等。
边缘检测算法的基本步骤：①滤波：改善与噪声有关的边缘检测器的性能;一般滤波器降导致了边缘的损失；增强边缘和降低噪声之间需要折衷；②增强：将邻域强度值有显著变化的点突显出来,边缘增强一般是通过计算梯度幅值来完成的；③检测：最简单的边缘检测判据是梯度幅值阀值；④定位：边缘的位置和方位在子像素分辨率上估计。
3.1 Canny算子Canny边缘检测利用高斯函数的一阶微分，在噪声抑制和边缘检测之间寻求较好的平衡，其表达式近似于高斯函数的一阶导数。