边缘检测和轮廓提取

目录摘要................................................................................................................................2Abstract..........................................................................................................................31概述.............................................................................................................................41.1数字图像处理的意义......................................................................................41.2MATLAB简介.................................................................................................41.3设计任务..........................................................................................................52边缘检测.....................................................................................................................62.1图像的边缘......................................................................................................62.2边缘检测的基本步骤......................................................................................62.3边缘检测算法..................................................................................................72.3.1Reborts算子..........................................................................................72.3.2Sobel算子..............................................................................................82.3.3Prewitt算子...........................................................................................82.3.4Kirsch算子............................................................................................92.3.5LOG算子............................................................................................102.3.6Canny算子..........................................................................................113轮廓提取...................................................................................................................124实验仿真...................................................................................................................134.1Sobel算子代码..............................................................................................134.2轮廓提取算法................................................................................................154.3仿真结果及分析............................................................................................185实验小结...................................................................................................................196参考文献...................................................................................................................20摘要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。本此实验主要分析几种应用于数字图像处理中的边缘检测算子,根据它们在实践中的应用结果进行研究,主要包括:Robert边缘算子、Prewitt边缘算子、Sobel边缘算子、Kirsch边缘算子以及Laplacian算子等对图像及噪声图像的边缘检测,根据实验处理结果讨论了几种检测方法的优劣.关键词：数字图像处理;边缘检测;算子AbstractTheedgesoftheimage,oneofthebasiccharacteristicsoftheimagetendtocarrymostoftheinformationintheimage.Edgeexistsintheirregularstructureoftheimageandnon-stationaryphenomena,i.e.existinamutationpointofthesignal,thesepointsaregiventhelocationoftheimagecontours,thesecontoursareoftenrequiredinimageedgedetectionisveryimportantsomeofthecharacteristicsofthecondition,whichweneedtodetectandextractitsedgeimage.Theedgedetectionalgorithmistheclassiconeofthetechnicalproblemsofimageedgedetectionproblems,thesolutionforourhigh-levelcharacterization,recognitionandunderstandinghasasignificantimpact;edgedetectionareveryimportantinmanywaysvalueinuse,sopeoplehavebeendevotedtothestudyandsolvetheproblemofhowtoconstructedgedetectionoperatorwithagoodnatureandgoodresults.Thisexperimentanalysisofseveralusedindigitalimageprocessing,edgedetectionoperatorresearchresultsaccordingtotheirapplicationinpractice,including:TheRobertEdgeOperatorchildPrewittedgeoperator,Sobeledgeoperator,KirschedgeoperatorandLaplacianoperatorontheimageandnoiseimageedgedetectiondiscussedtheprosandconsofseveraldetectionmethods,accordingtotheresultsoftheexperimentaltreatment.Keywords:digitalimageprocessing;edgedetection;operator1概述1.1数字图像处理的意义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JohnCanny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1.2MATLAB简介Matlab是美国MathWorks公司出品的商业化数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级计算语言和交互式环境，主要包括Matlab和Simulink两大部分。Matlab是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。Matlab可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、