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标题

图像边缘检测算法的应用研究

范文

何小虎张瑞芳

【摘? 要】图像边缘检测是图像处理中非常重要的基础，边缘检测直接影响图像分割的好坏，因此，要对某个图像进行分析和研究，首先要从边缘检测开始。论文主要研究了边缘检测的基本原理，并针对Canny算子给出了改进的方法，同时研究了不同的阈值对Canny算子的影响，并用MATLAB进行仿真，最后对得到的结果进行分析比较。

【关键词】边缘检测;算子;MATLAB仿真

【Abstract】Image edge detection is a very important foundation in image processing. Edge detection directly affects the quality of image segmentation. Therefore， to analyze and study an image， we must start with edge detection. This paper mainly studies the basic principle of edge detection， and gives an improved method for Canny operator. At the same time， it studies the influence of different thresholds on Canny operator， and simulates with MATLAB. Finally， it analyzes and compares the results.

【Keywords】edge detection; operator; MATLAB simulation

1 引言

对图像边缘的检测与研究是图像处理中的基础，图像分割效果的好坏会受到边缘检测的影响。在图像分割技术中图像分割算法中就包括边缘检测方法，除此之外，在许多应用领域中边缘都起到了必不可少的作用，因为图像的边缘是图像的一部分，它包含了图像中的部分信息。所以，要对某些应用领域进行研究时首先要对边缘进行研究和分析，只有这样才有研究的意义。在图像处理、人脸识别等其他方面也将边缘检测视为基础的一步。正因为如此，边缘检测一直是国内外比较热门的话题，越来越多的边缘检测方法不断地被提出。

2 边缘检测算子

在图像处理中我们首先要做的便是对图像的边缘进行检测。图像灰度值的不连续变化可以反映图像的边缘。例如，图像中图像灰度的突然变化、图像颜色的突然变化等都反映了图像的不连续变化。在目标物体之间，目标物体与图像的背景之间往往有边缘。

Canny算子是边缘检测的方法之一，它是通过一阶导数来反映，Canny算子对边缘检测和噪声抑制的过程中都达到了比较好的效果，因此，Canny算子又被称为最优边缘检测算子。Canny算子通过下面的公式去除图像中的噪声：

在上面的公式中，C（i， j）表示梯度幅值即边缘强度，梯度方向用θ（i， j）来进行表示。Canny算子虽然在边缘检测和噪声抑制的过程中达到了比较好的效果，但是在实际运用中却不一定是最优的，因为它的编程不容易比较复杂并且运算速度比较慢。

3 对Canny边缘检测算法的改进

传统的Canny算法是通过在2×2领域内求有限差分来计算梯度幅值，该方法对噪声比较敏感，为了更好地抑制噪声，采用3×3领域梯度计算幅值对Canny算法进行改进。

该改进的Canny算法考虑了像素的对角方向，将其引入差分均值计算中，提高了边缘定位的准确度，且抑制了噪声。

4 实验效果对比

分别采用Canny算子和改进的 Canny 算子进行对比如图1所示。

a.原始灰度图

b.Canny 算子检测效果

c.改进的 Canny算子检测效果

从图1中我们可以看出改进后的Canny算子提取的边缘图像比传统的Canny提取的边缘图像要完整，不易造成边缘的丢失，对图像边缘的定位比较精确。

运行效果如图2所示，从结果中我们可以看出阈值越大，Canny算子提取的图像边缘越清晰。

5 结语

图像的边缘主要是与图像中灰度的不连续变化密切相关。所以，边缘检测的主要任务就是研究和分析图像中灰度的不连续性，并且确定图像不同的灰度值分别处于哪些位置，确定它们的精确位置就是要研究图像的边缘点，今后将不断改进优化算法，从而得到更好的边缘。

【参考文献】

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