Canny边缘检测与轮廓提取

摘要...................................................................................I Abstract ..............................................................................II

1 绪论 (1)

2 设计内容与OpenCV简介 (2)

2.1 设计任务内容 (2)

2.2 OpenCV简介 (2)

3 理论分析 (3)

3.1 边缘检测 (3)

3.1.1 图像的边缘 (3)

3.1.2 边缘检测的基本步骤 (3)

3.2 轮廓提取 (4)

4 边缘检测的算法比较 (5)

4.1 Reborts算子 (5)

4.2 Sobel算子 (5)

4.3 Prewitt 算子 (6)

4.4 Kirsch 算子 (7)

4.5 LOG算子 (7)

4.6 Canny算子 (8)

5 实验仿真 (10)

5.1算法设计 (10)

5.2 实验结果 (11)

6 分析与总结 (12)

参考文献 (13)

附录 (14)

边缘检测是图像处理和计算机视觉中的基本问题，它的目的是标识出数字图像中亮度变化明显的点。图像经过边沿检测处理之后，不仅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。

事实上，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。

可用于图像边缘检测和轮廓提取的方法有很多，其中包括有常见的Robert边缘算子、Prewitt 边缘算子、Sobel边缘算子等等。本文首先将会从数字图像处理的角度，对几种边缘检测算法进行详细的分析，然后会并选择其中一种边缘检测算法进行实验。考虑到以后进一步的学习，本文将会使用openCV对算法进行实现。最后，本文将会把实验获得的实际效果，与理论分析的结果进行比对，并以此对本次实验进行总结。

关键字：边缘检测轮廓提取图像处理openCV

Abstract

Edge detection is the basic problem in image processing and computer vision, its purpose is to identify the digital image brightness changes in the obvious points.Image after edge detection processing, not only greatly reduces the amount of data, and eliminated can think irrelevant information, keep the structure of the image important attribute.

Edge of image, in fact, exist in the image of the irregular structure and unstable phenomenon, which exists in the abrupt change point of the signal, the point the location of the image contour is presented.These contours are often in image edge detection, we need some important characteristics of the condition, this needs us to the edge of an image detection and extract it.

There are so many method can be used in image edge detection and contour extraction, including common Robert edge operator, Prewitt edge operator, Sobel edge operator and so on.At first, this paper will, from the perspective of digital image processing and analysis of several kinds of edge detection algorithms in detail, and then select one of the edge detection algorithm for experiments.After considering the further study, this paper implemented the algorithm will use openCV.Finally, this article will obtain the actual effect of the experiment, and compares the results of theoretical analysis, and then to summarize this experiment.

Keywords: Edge detection Contour extraction Image processing openCV

1 绪论

数字图像处理技术的迅猛发展，其应用前景得到了不可限量的扩展，如今各行各业都在积极发展与图像相关的技术。其应用逐渐凸显其魅力，其应用如医学影像、航天航空、无人驾驶、自动导航、工业控制、导弹制导、文化艺术等。边缘检测在图像处理和计算机视觉等领域骑着重要的作用，是图像分析、模式识别、目标检测与分割等的前期处理。前期边缘检测的好坏，直接影响后期更高级处理的精度。

自从1986年John Canny提出了最优边缘检测算子的三条准则并推导出了一个近似实现。但是在实际中，真正实现这一目标尚有较大的难度。这是因为：（1）实际图像一般都含有噪声，并且噪声的分布信息业是未知的，同时噪声和边缘都属于高频信息，在进行滤波的同时，虽然能够在一定程度上抑制噪声，却也丢失了边缘信息。（2）由于场景、光照条件的边缘等原因，同一场景在不同光照条件下得到的边缘可能也是不同的，设置的阈值也可能是不同的。针对这些问题，如何进行改进，并得到较理想的边缘检测算子是有必要的。

另一方面，轮廓提取技术是图像分割、目标区域识别区域行状提取等图像分析处理领域十分重要的基础。寻求非接触、精度高、具有综合分析能力的识别方法来代替人工目测，解决图像表面的模式识别和测量问题，是图像加工行业面临的一大难题，也是值得我们长期探讨的科研课题。