canny算子简述
Canny算子
1、边缘检测原理及步骤在之前的博文中，作者从一维函数的跃变检测开始，循序渐进的对二维图像边缘检测的基本原理进行了通俗化的描述。
结论是：实现图像的边缘检测，就是要用离散化梯度逼近函数根据二维灰度矩阵梯度向量来寻找图像灰度矩阵的灰度跃变位置，然后在图像中将这些位置的点连起来就构成了所谓的图像边缘（图像边缘在这里是一个统称，包括了二维图像上的边缘、角点、纹理等基元图）。
在实际情况中理想的灰度阶跃及其线条边缘图像是很少见到的，同时大多数的传感器件具有低频滤波特性，这样会使得阶跃边缘变为斜坡性边缘，看起来其中的强度变化不是瞬间的，而是跨越了一定的距离。
这就使得在边缘检测中首先要进行的工作是滤波。
1）滤波：边缘检测的算法主要是基于图像强度的一阶和二阶导数，但导数通常对噪声很敏感，因此必须采用滤波器来改善与噪声有关的边缘检测器的性能。
常见的滤波方法主要有高斯滤波，即采用离散化的高斯函数产生一组归一化的高斯核（具体见“高斯滤波原理及其编程离散化实现方法”一文），然后基于高斯核函数对图像灰度矩阵的每一点进行加权求和（具体程序实现见下文）。
2）增强：增强边缘的基础是确定图像各点邻域强度的变化值。
增强算法可以将图像灰度点邻域强度值有显著变化的点凸显出来。
在具体编程实现时，可通过计算梯度幅值来确定。
3）检测：经过增强的图像，往往邻域中有很多点的梯度值比较大，而在特定的应用中，这些点并不是我们要找的边缘点，所以应该采用某种方法来对这些点进行取舍。
实际工程中，常用的方法是通过阈值化方法来检测。
2、Canny边缘检测算法原理JohnCanny于1986年提出Canny算子，它与Marr（LoG）边缘检测方法类似，也属于是先平滑后求导数的方法。
本节对根据上述的边缘检测过程对Canny检测算法的原理进行介绍。
2.1 对原始图像进行灰度化Canny算法通常处理的图像为灰度图，因此如果摄像机获取的是彩色图像，那首先就得进行灰度化。
对一幅彩色图进行灰度化，就是根据图像各个通道的采样值进行加权平均。
matlab 中canny算法
matlab 中canny算法什么是Canny算法？Canny算法是一种常用于图像边缘检测的计算机视觉算法。
它由约翰·Canny在1986年提出，目的是在保持最佳信噪比的同时准确地检测出图像中的边缘。
Canny算法的步骤是什么？Canny算法包括以下几个步骤：1. 噪声抑制：由于图像中常常存在噪声，因此第一步是对图像进行平滑处理以抑制噪声。
常用的方法是应用高斯滤波器。
2. 计算梯度：通过计算图像的梯度来确定边缘的强度和方向。
梯度计算通常使用Sobel算子，它可以有效地检测图像中的边缘。
3. 非极大值抑制：在计算梯度之后，需要对梯度幅度图像进行非极大值抑制。
这一步的目的是去除那些不是真正边缘的像素。
4. 双阈值检测：在经过非极大值抑制之后，需要对幅度图像进行阈值处理。
Canny算法使用双阈值检测来确定强边缘和弱边缘。
任何高于高阈值的像素被认为是强边缘，低于低阈值的像素被认为是弱边缘。
5. 边缘跟踪：最后一步是利用边缘跟踪算法来连接强边缘。
边缘跟踪算法基于弱边缘像素与强边缘像素的连接关系，通过追踪弱边缘像素与强边缘像素的路径来确定最终的边缘。
Canny算法的优缺点是什么？Canny算法有以下几个优点：1. 准确性：Canny算法能够准确地检测图像中的边缘，尤其在边缘区域有噪声的情况下。
2. 低错误率：相比于其他边缘检测算法，Canny算法的错误率较低，能够有效地排除非边缘像素。
3. 单一边缘：Canny算法仅提取单一像素的边缘，不会将边缘模糊化。
虽然Canny算法有许多优点，但也存在一些缺点：1. 计算量大：Canny算法需要进行多次计算，包括高斯滤波、梯度计算和非极大值抑制等，因此计算量较大。
2. 参数选择：Canny算法涉及到多个参数的选择，如高斯滤波器的大小和标准差、双阈值检测的高低阈值等。
不同的参数选择可能导致不同的结果。
3. 边缘连接：Canny算法在边缘连接过程中可能会产生断裂的边缘。
opencv 常用算子
opencv 常用算子OpenCV（Open Source Computer Vision Library）是一个广泛应用于计算机视觉领域的开源库，提供了丰富的图像处理和计算机视觉算法。
以下是OpenCV中一些常用的算子，这些算子涵盖了图像处理、特征提取、边缘检测等多个方面。
1. 图像处理算子a. 高斯滤波（GaussianBlur）高斯滤波是一种平滑图像的方法，可以有效地去除噪声。
它使用了高斯核，对图像进行卷积操作，模糊图像，使得噪声被模糊掉。
cppcv::GaussianBlur(src,dst,ksize,sigmaX,sigmaY);•src: 输入图像。
•dst: 输出图像。
•ksize: 高斯核的大小，通常是奇数。
•sigmaX、sigmaY: X和Y方向上的标准差。
b. 中值滤波（medianBlur）中值滤波是一种非线性滤波方法，它用像素点邻域灰度值的中值来代替该像素点的灰度值，对于去除椒盐噪声等非常有效。
cppcv::medianBlur(src,dst,ksize);•src: 输入图像。
•dst: 输出图像。
•ksize: 滤波窗口的大小，通常是奇数。
2. 边缘检测算子a. Sobel算子Sobel算子是一种常用的边缘检测算子，用于检测图像中的水平和垂直边缘。
cppcv::Sobel(src,dst,ddepth,dx,dy,ksize);•src: 输入图像。
•dst: 输出图像。
•ddepth: 输出图像的深度，通常是-1（与输入图像相同）。
•dx、dy: x和y方向的导数阶数。
•ksize: Sobel核的大小。
b. Canny算子Canny算子是一种多阶段的边缘检测算法，包括高斯平滑、计算梯度、非极大值抑制和边缘连接等步骤。
cppcv::Canny(src,edges,threshold1,threshold2,apertureSize);•src: 输入图像。
•edges: 输出边缘图像。
canny算子原理
canny算子原理
Canny算子是一种边缘检测算法，可以用于在图像中提取出显
著的边缘。
它是由约翰·Canny在1986年提出的，并且被广泛
应用于计算机视觉和图像处理领域。
Canny算子的原理可以分为以下几个步骤：
1. 噪声抑制：首先，需要对图像进行预处理以降低噪声的影响。
一种常见的方法是使用高斯滤波器对图像进行平滑处理，从而减少噪声的干扰。
2. 梯度计算：接下来，需要计算图像中每个像素点的梯度强度和方向。
为此，常用的方法是使用Sobel算子对图像进行卷积
操作，得到每个像素点的水平和垂直方向的梯度值。
3. 非最大抑制：通过对梯度强度和方向进行检测，可以找到图像中局部最大的边缘强度。
在这个过程中，对于每个像素点，需要判断其梯度方向所对应的像素值是否是局部最大值，如果是，则保留该像素，否则抑制。
4. 高低阈值选取：根据阈值的设定，将图像中的像素点分为边缘和非边缘。
一般来说，如果像素点的梯度值超过了高阈值，则被认为是强边缘；如果梯度值介于高低阈值之间，则被认为是弱边缘；如果梯度值低于低阈值，则被认为是非边缘。
5. 非最大值抑制：最后一步是通过非最大值抑制来进一步细化边缘。
在这个过程中，对于每个弱边缘像素，判断其周围8邻
域内的强边缘像素是否存在，如果存在，则保留，否则抑制。
通过以上步骤，Canny算子可以提取出图像中的显著边缘，并
且抑制掉噪声和不显著的边缘。
它具有较好的准确性和鲁棒性，在很多图像处理任务中得到了广泛应用。
canny算子边缘检测原理
canny算子边缘检测原理
Canny算子是一种常用的边缘检测算法，其原理如下：
1. 高斯滤波：首先对图像进行高斯滤波，以减少噪声的影响。
高斯滤波是利用高斯函数对图像进行平滑操作，可以抑制高频噪声。
2. 计算梯度幅值和方向：对平滑后的图像进行梯度计算，通过计算像素点的梯度幅值和方向，可以找到图像中的边缘。
常用的梯度算子包括Sobel算子和Prewitt算子。
3. 非极大值抑制：在梯度图像中，对于每个像素点，通过比较其梯度方向上的两个相邻像素点的梯度幅值，将梯度幅值取最大值的点保留下来，其他点置为0。
这样可以剔除非边缘的像素。
4. 双阈值处理：将梯度幅值图像中的像素分为强边缘、弱边缘和非边缘三类。
设置两个阈值：高阈值和低阈值。
如果某个像素的梯度幅值大于高阈值，则将其标记为强边缘。
如果某个像素的梯度幅值小于低阈值，则将其剔除。
对于梯度幅值介于低阈值和高阈值之间的像素，如果其与某个强边缘像素相连，则将其标记为强边缘，否则将其标记为弱边缘。
5. 边缘连接：通过将强边缘和与其相连的弱边缘进行连接，找到完整的边缘。
这里通常使用8连通或4连通算法来判断两个像素是否相连。
通过以上步骤，Canny算子可以得到图像中的边缘信息，并且相对其他算法能够更好地抑制噪声和保持边缘的连续性。
图像处理中的边缘检测方法
图像处理中的边缘检测方法边缘检测是图像处理中一项重要任务，它可以通过识别图像中的边缘来揭示物体的轮廓和边界。
在计算机视觉、模式识别和图像分析等领域，边缘检测被广泛应用于目标检测、图像分割、特征提取等方面。
本文将介绍几种常见的图像处理中的边缘检测方法，包括Sobel算子、Canny算子和Laplacian算子。
1. Sobel算子Sobel算子是一种基于差分运算的边缘检测算法，它通过计算图像中像素值的梯度来确定边缘。
Sobel算子采用了一种基于离散卷积的方法，通过在水平和垂直方向上应用两个3×3的卷积核，分别计算出水平和垂直方向的梯度值，最后将两个梯度值进行合并，得到最终的梯度幅值。
Sobel算子在图像边缘检测中表现出色，但它对噪声敏感，需要进行预处理或者使用其他滤波方法。
2. Canny算子Canny算子是一种经典的边缘检测算法，它综合了图像平滑、梯度计算、非极大值抑制和双阈值处理等步骤。
首先，Canny算子使用高斯滤波器对图像进行平滑处理，以减少噪声的影响。
然后，它计算图像中每个像素的梯度幅值和方向，并进行非极大值抑制，保留局部最大值点。
最后，通过设置低阈值和高阈值，将梯度幅值分为强边缘和弱边缘两部分，并通过迭代连接强边缘像素点来得到最终的边缘图像。
3. Laplacian算子Laplacian算子是一种基于二阶微分的边缘检测算法，它通过计算图像中像素值的二阶导数来确定边缘。
Laplacian算子可以通过二阶离散卷积来实现，它对图像中的边缘部分具有一定的抑制作用，并提供了更加精细的边缘信息。
在应用Laplacian算子之前，通常需要对图像进行灰度化处理，以减少计算量和提高边缘检测效果。
与Sobel和Canny 算子相比，Laplacian算子对噪声的影响较小，但容易产生边缘断裂和边缘响应不稳定的问题，因此在实际应用中需要进行适当的后处理。
综上所述，Sobel算子、Canny算子和Laplacian算子是图像处理中常用的边缘检测方法。
边缘分割（Canny算子）
边缘分割（Canny算⼦）最近有⽤到Canny算⼦做边缘检测。
回顾⼀下Canny算⼦的基本原理：总的来说，图像的边缘检测必须满⾜两个步骤（1）有效的抑制噪声，使⽤⾼斯算⼦对图像进⾏平滑；（2）尽量精确的确定边缘的位置；Canny算⼦的边缘检测可以分为三个步骤：Step 1: ⾼斯平滑函数。
⽬的是为了平滑以消除噪声；Step 2：⼀阶差分卷积模板。
⽬的是为了达到边缘增强。
该步骤有点类似于与两个⽅向模板进⾏卷积运算。
这两个⽅向模板为(a)和（b)所⽰：左图体现的是在X⽅向上的差异，右图体现的是在y⽅向上的差异。
同时获得梯度幅值的⼤⼩以及⽅向⾓。
通过该步，获得在边缘位置处特征被加强的图像。
Step 3：⾮极⼤值抑制（NMS)。
⽬的是保留梯度⽅向上的最⼤值。
这⼀步是⽐较关键的⼀点：仅仅得到全局的梯度并不⾜以确定边缘，因此为确定边缘，必须保留局部梯度最⼤的点，⽽抑制⾮极⼤值图2⾮极⼤值抑制四个扇区的标号为0到3，对应3*3邻域的四种可能组合。
在每⼀点上，邻域的中⼼象素M与沿着梯度线的两个象素相⽐。
如果M的梯度值不⽐沿梯度线的两个相邻象素梯度值⼤，则令M=0。
——假设上⼀步骤得到的梯度图为G(x,y);对G(x,y)进⾏初始化：N(x,y)=G(x,y)——在梯度和反梯度⽅向上各找n个像素点。
若G(x,y)不是这些点中的最⼤点，则将N(x,y)置为0，否则保持N(x,y)不变。
Step4: 双线性阈值⾸先是⼀个较⼤的阈值：Nmax.使⽤该阈值⼆值化后的图像含有较少的假的边缘点，但是端点较多！使⽤较⼩的阈值:Nmin,使⽤该阈值⼆值化后的图像含有较多的假的边缘点；通过上⼀步获取的边缘点，判断其8邻域内有⽆第⼆步获得的边缘点，然后进⾏连接！另⼀种简单的⽅法是，把梯度⽅向简化为4个⽅向：『0，45，90，135』最后⼀步为对N（x,y)进⾏阈值化处理：⼤的阈值会得到——少量的边缘点以及众多的空隙⼩的阈值会得到——⼤量的边缘点以及众多的错误检测。
canny算子
经典图像边缘检测(综合法思想)——Canny算子John Canny于1986年提出Canny算子，它与Marr（LoG）边缘检测方法类似，也属于是先平滑后求导数的方法。
John Canny研究了最优边缘检测方法所需的特性，给出了评价边缘检测性能优劣的三个指标：l好的信噪比，即将非边缘点判定为边缘点的概率要低，将边缘点判为非边缘点的概率要低；l高的定位性能，即检测出的边缘点要尽可能在实际边缘的中心；l对单一边缘仅有唯一响应，即单个边缘产生多个响应的概率要低，并且虚假响应边缘应该得到最大抑制。
用一句话说，就是希望在提高对景物边缘的敏感性的同时，可以抑制噪声的方法才是好的边缘提取方法。
Canny算子求边缘点具体算法步骤如下：1. 用高斯滤波器平滑图像．2. 用一阶偏导有限差分计算梯度幅值和方向.3. 对梯度幅值进行非极大值抑制.4. 用双阈值算法检测和连接边缘．步1. 图像与高斯平滑滤波器卷积:步3. 对梯度幅值进行非极大值抑制(non_maxima suppression，NMS):仅仅得到全局的梯度并不足以确定边缘，因此为确定边缘，必须保留局部梯度最大的点，而抑制非极大值。
解决方法：利用梯度的方向:步4. 用双阈值算法检测和连接边缘:对非极大值抑制图像作用两个阈值th1和th2，两者关系th1=0.4th2。
我们把梯度值小于th1的像素的灰度值设为0，得到图像1。
然后把梯度值小于th2的像素的灰度值设为0，得到图像2。
由于图像2的阈值较高，去除大部分噪音，但同时也损失了有用的边缘信息。
而图像1的阈值较低，保留了较多的信息，我们可以以图像2为基础，以图像1为补充来连结图像的边缘。
链接边缘的具体步骤如下：对图像2进行扫描，当遇到一个非零灰度的像素p(x,y)时，跟踪以p(x,y)为开始点的轮廓线，直到轮廓线的终点q(x,y)。
考察图像1中与图像2中q(x,y)点位置对应的点s(x,y)的8邻近区域。
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背景简述
Canny提出一种新的边缘检测方法[1][2]，它对受白噪声影响的阶跃型边缘是最优的。
Canny检测子的最优性与三个标准有关：第一、检测标准：不失去重要的边缘，不应有虚假的边缘；第二、定位标准：实际边缘与检测到的边缘位置之间的偏差最小；第三、单位应标准：将多个响应降低为单个边缘响应。
这一点被第一个标准部分地覆盖了。
因为当有两个响应对应于单个边缘时，其中之一应该被是虚假的。
这第三个标准解决受噪声影响的边缘问题，起亦制非平滑边缘检测算子的作用。
基本理论
首先，Canny算子是针对1D信号和前两个最优标准表达的。
用微积分方法可以得到完整的解。
如果我们加上第三个标准，需要通达数值优化的办法得到最优解。
其最优滤波器可有有效地为标准差的高斯平滑滤波器的一阶微分，其误差小于20%。
然后，将边缘检测算子映射到2D情况。
阶跃边缘由位置、方向和可能的幅度（强度）来确定。
由于噪声引起的对单个边缘的虚假响应通常造成的所谓“纹状”问题。
一般而言，该问题在边缘检测中是非常普遍。
边缘检测算子的输出通常要做阈值化处理，以确定哪些边缘是突出的。
纹状是指边缘轮廓断开的情形，是由算子输出超出或阈值的波动引起。
我可以通过来Thresholding with hysteresis消除。
在一般情况下，我选择具有最小尺度的算子，因为它定位最准确。
Canny提出了特征综合方法。
首先标记出所有由最小尺度算子得到的突出边缘。
而整个Canny边缘检测器算法分成如下四步：
1.噪声去除。
因为这个检测器用到了微分算子，所以对于局部的不连续是敏感的，某区域的噪声点很容易造成边缘的模糊。
在我做的这个应用里，因为要检测的是文本的边缘，而文本的背景是比较规则的变形后的正方形方格，所以如果用wiki里建议的高斯滤波器，会造成整个图像都变成一种颜色，即全黑或者全白。
因此如果换一种观点，把这些变形后的方格也看成图的一部分，因为字体的纹理和方格的纹理不同，所以可以看作是两种区域组合成的图像。
由此我改用一般的镜子，增强图像边缘。
2.计算图像的边缘梯度。
这个是常规运算，用了Sobel算子，分别计算图像的x和y方向的梯度值，最后计算出图像各点的梯度值以及梯度角。
计算得到梯度角需要进行近似，近似四个值{-45(或135), 0, 45,90}。
3.非最大梯度值点抑制第2步计算后得到两组值，第一组是各点的梯度值，第二组是各点梯度角的近似值。
这一个非最大梯度值点抑制是比较不好理解的一步。
遍历各点，做如下操作。
(1)如果该点(x, y)的梯度角是0，如果其梯度值比北(x - 1, y)和南(x + 1, y)的梯度值大，则认为(x,y)点是一个边缘点，否则抑制其值，该其梯度值为设定的背景值(0或255)；(2)如果该点(x, y)的梯度角是90，如果其梯度值比西(x, y - 1)和东(x, y +1)的梯度值大，则认为(x, y)点是一个边缘点，否则抑制其值，该其梯度值为设定的背景值(0或
255)；(3)如果该点(x,y)的梯度角是135(或-45)，如果其梯度值比东北(x - 1, y + 1)和西南(x + 1, y -1)的梯度值大，则认为(x, y)点是一个边缘点，否则抑制其值，该其梯度值为设定的背景值(0或255)；(4)如果该点(x,y)的梯度角是45，如果其梯度值比西北(x - 1, y - 1)和东南(x + 1, y + 1)的梯度值大，则认为(x,y)点是一个边缘点，否则抑制其值，该其梯度值为设定的背景值(0或255)。
4.产生边缘.在第3步里直接用边缘值和背景值对两种图像区域进行了划分。
这么做对于图像不同区域像素值区别较大的场合比较方便，计算也快，但是对于图像不同区域像素。