经典图像边缘检测(综合法思想)Marr算子
LOG与Canny边缘检测比较
边缘检测
边缘检测算子图像配准的方法7.4.1 基于特征的图像配准基于特征的图像配准首先提取图像信息的特征，然后以这些特征为模型进行配准。
特征提取的结果是一含有特征的表和对图像的描述，每个特征由一组属性表示，对属性的进一步描述包括边缘的定向和弧度、区域的大小等。
局部特征之间存在着相互关系，如几何关系、辐射度量关系、拓扑关系等。
可以用这些局部特征之间的关系描述全局特征。
通常基于局部特征配准大多都是基于点、线或边缘的，而全局特征的配准则是利用局部特征之间的关系进行配准的方法。
由于图像的特征点比图像的像素点要少很多，因此大大减少了配准过程的计算量，但特征提取方法的计算代价通常较大，不便于实时应用。
特征点的配准度量值对位置的变化比较敏感，可以大大提高配准的精确程度。
对于纹理较少的图像区域提取的特征的密度通常比较稀少，局部特征的提取就比较困难。
特征点的提取过程可以减少噪声的影响，对灰度变化、图像形变和遮挡等都有较好的适应能力。
因此，在图像配准领域得到了广泛应用。
基于特征的图像配准方法有两个重要环节：特征提取和特征配准。
7.4.2 基于互信息的图像配准医学图像配准技术从基于特征的配准方法发展到基于统计的配准方法有其突破性的意义。
与基于特征的配准方法相比，基于统计的配准方法的突出优点为鲁棒性好、配准精度高、人工干预少。
基于统计的配准方法通常是指最大互信息的图像配准方法。
基于互信息的图像配准是用两幅图像的联合概率分布与完全独立时的概率分布的广义距离来估计互信息，并作为多模态医学图像配准的测度。
当两幅基于共同的解剖结构的图像达到最佳配准时，它们的对应像素的灰度互信息应为最大。
由于基于互信息的配准对噪声比较敏感，首先，通过滤波和分割等方法对图像进行预处理。
然后进行采样、变换、插值、优化从而达到配准的目的。
基于互信息的配准技术属于基于像素相似性的方法。
它基于图像中所有的像素进行配准，基于互信息的图像配准引入了信息论中的概念，如熵、边缘熵、联合熵和互信息等，可使配准精度达到亚像素级的高精度。
图像处理中的边缘检测算法应用方法
图像处理中的边缘检测算法应用方法边缘检测是图像处理中一个关键的步骤，旨在识别图像中不同区域之间的边缘和轮廓。
边缘检测算法有多种，每种算法都有其独特的应用方法和适用场景。
本文将介绍常用的边缘检测算法以及它们在图像处理中的应用方法。
1. Robert算子Robert算子是一种最简单、最常见的边缘检测算法之一。
它通过在图像中滑动一个小型的2x2滤波器，计算出两个方向上的边缘梯度。
这个算子鲁棒性较弱，容易受到噪声的干扰，但是计算速度快，适用于实时图像处理和边缘检测。
在应用Robert算子进行边缘检测时，首先需要将图像转换为灰度图像，然后对每个像素点应用Robert算子模板。
在计算出梯度后，可以设置一个阈值来筛选出边缘区域。
通常情况下，边缘区域的灰度值变化较大，可以通过设定阈值来滤除那些灰度值变化较小的区域，从而得到较为准确的边缘检测结果。
2. Sobel算子Sobel算子是一种常用的边缘检测算法，也是一种基于梯度的算法。
它将图像分解为水平和垂直两个方向上的梯度，并将两个梯度组合起来形成最终的边缘结果。
Sobel算子相对于Robert算子而言，提供了更好的边缘检测效果和更强的鲁棒性。
使用Sobel算子进行边缘检测时，与Robert算子相似，需要将图像转换为灰度图像。
然后，使用水平和垂直两个方向上的Sobel算子模板对图像进行卷积运算，得到每个像素点的水平和垂直梯度。
将两个梯度合并后，可以通过设定阈值来筛选出边缘区域。
3. Canny算子Canny算子是一种广泛应用的边缘检测算法，被认为是一种较为优秀的边缘检测方法。
它基于多级阈值和非极大值抑制技术，能够检测出图像中的细微边缘，并且对噪声具有较好的抑制能力。
使用Canny算子进行边缘检测的过程较为复杂。
首先，同样需要将图像转换为灰度图像，并使用高斯滤波对图像进行平滑处理，以减少噪声干扰。
然后，计算图像的梯度幅值和方向，并进行非极大值抑制，剔除非边缘区域。
最后，利用多级阈值和连接操作，筛选出梯度幅值高于设定阈值的像素，形成最终的边缘检测结果。
数字图像处理及应用智慧树知到答案章节测试2023年长安大学
绪论单元测试1.数字图像处理泛指通过计算机对数字图像进行处理，涉及图像增强、图像复原、图像分割等内容。
（）A:错B:对答案:B2.数字图像处理的优点包括（）。
A:处理效果可控B:数据量小C:容易存储D:可重现性好答案:ACD3.数字图像处理系统包含（）。
A:图像处理和分析B:图像存储C:图像传输D:图像输入E:图像输出答案:ABCDE4.人眼感受到的明亮程度，称作亮度，是一种主观感受。
（）A:对B:错答案:A5.数字图像处理的研究内容中，（）的目的是根据二维平面图像数据构造出物体的三维图像。
A:图像重建B:图像分割C:图像增强D:图像复原答案:A第一章测试1.一幅256X256的图像，若灰度级数为16，则存储它所需的比特数是( )。
A:1MB:512KC:2MD:256K答案:D2.图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于( )。
A:图像的空间分辨率过高造成B:图像的空间分辨率不够高造成C:图像的灰度级数不够多造成的D:图像的灰度级数过多造成的答案:C3.m邻接可以消除由8邻接引起的像素间通路的二义性。
（）A:对B:错答案:A4.常用的插值算法有（）。
A:均匀插值B:最近邻插值C:双线性插值D:双三次插值答案:BCD5.对单幅图像进行处理，仅改变像素空间位置的运算是（）。
A:几何运算B:算术运算C:逻辑运算D:集合运算答案:A第二章测试1.下列算法中属于点运算的是（）。
A:傅里叶变换B:梯度锐化C:二值化D:直方图均衡答案:CD2.直方图均衡的目的是将图像的直方图变换为均匀分布的直方图。
（）A:错B:对答案:B3.一幅图像的直方图均值较小而方差较大，意味着（）。
A:图像较暗，对比度较大B:图像较暗，对比度较小C:图像较亮，对比度较小D:图像较亮，对比度较大答案:A4.下列算法中属于平滑运算的是（）。
A:Laplacian增强B:中值滤波C:直方图均衡D:梯度锐化答案:B5.（）可以较好地去除椒盐噪声。
数字图像处理-第六章图像分割与分析
设平面上有若干点，过每点的直线族分别对应于极坐标上的 一条正弦曲线。若这些正弦曲线有共同的交点（ρ′，θ′），如图 (e),则这些点共线，且对应的直线方程为 ρ′=xcosθ′+ysinθ′
这就是Hough变换检测直线的原理。
y
A 60
B
F E
C
G 60
D 120
x
x-y空间的边缘点
D
120
C
w1 w 2 w3
可以指定模板为：
w
4
w5
w
6
w 7 w 8 w 9
9
模板响应记为： R | w i z i | i1
输出响应R>T时对应孤立点。
888 8 128 8 888
图像
-1 -1 -1 -1 8 -1 -1 -1 -1
模板
R = (-1 * 8 * 8 + 128 * 8) / 9 = (120 * 8) / 9 = 960 / 9 = 106
3、阈值分割法（相似性分割）
根据图像像素灰度值的相似性
通过选择阈值，找到灰度值相似的区域 区域的外轮廓就是对象的边
阈值分割法(thresholding)的基本思想： 确定一个合适的阈值T（阈值选定的好坏是此方法成败 的关键）。 将大于等于阈值的像素作为物体或背景，生成一个二值 图像。
f(x0,y0) T
2h
r2 2 4
exp
r2 2 2
是一个轴对称函数：
2h
-σ
σ
0
由图可见，这个函数 在r=±σ处有过零点，在 r │r│<σ时为正，在│r│>σ 时为负。
由于图像的形状，马尔算子有时被称为墨西哥草帽函数。 用▽2h对图像做卷积，等价于先对图像做高斯平滑，然后再用▽2对 图像做卷积。 因为▽2h的平滑性质能减少噪声的影响，所以当边缘模糊或噪声较 大时，利用▽2h检测过零点能提供较可靠的边缘位置。
图像处理中的边缘检测方法与性能评估
图像处理中的边缘检测方法与性能评估边缘检测是图像处理和计算机视觉领域中的一项重要任务。
它主要用于提取图像中物体和背景之间的边界信息，便于后续的图像分割、目标识别和物体测量等应用。
在图像处理领域，边缘被定义为亮度、颜色或纹理等属性上的不连续性。
为了实现准确且可靠的边缘检测，许多不同的方法和算法被提出并广泛应用。
在本文中，我们将介绍几种常见的边缘检测方法，并对它们的性能进行评估。
1. Roberts 算子Roberts 算子是一种基于差分的边缘检测算法，它通过对图像进行水平和垂直方向的差分运算来检测边缘。
这种算法简单且易于实现，但对噪声比较敏感。
2. Sobel 算子Sobel 算子是一种常用的基于梯度的边缘检测算法。
它通过在图像上进行卷积运算，计算像素点的梯度幅值和方向，从而检测边缘。
Sobel 算子可以有效地消除噪声，并在边缘方向上提供更好的响应。
3. Canny 边缘检测Canny 边缘检测是一种经典的边缘检测算法。
它包括多个步骤，包括高斯滤波、计算梯度幅值和方向、非极大值抑制和双阈值处理。
Canny 边缘检测算法具有较高的准确性和鲁棒性，广泛应用于实际图像处理中。
除了以上提到的方法外，还存在许多其他的边缘检测算法，如拉普拉斯算子、积分图像算法等。
这些算法各有优缺点，选择合适的算法需要根据具体应用情况和要求来确定。
对于边缘检测方法的性能评估，通常使用以下几个指标来衡量：1. 精确度精确度是评估边缘检测算法结果与真实边缘之间的差异的指标。
可以通过计算检测结果与真实边缘的重叠率或者平均绝对误差来评估。
2. 召回率召回率是评估边缘检测算法是否能够正确检测到真实边缘的指标。
可以通过计算检测结果中的边缘与真实边缘的重叠率或者正确检测到的边缘像素数量与真实边缘像素数量的比值来评估。
3. 噪声鲁棒性噪声鲁棒性是评估边缘检测算法对图像噪声的抗干扰能力的指标。
可以通过在含有不同噪声水平的图像上进行测试，并比较检测到的边缘结果与真实边缘的差异来评估。
各种边缘检测的比较
各类边缘检测算子的比较摘要：边缘检测是图像处理和计算机视觉中的基本问题，其目的标识数字图像中亮度变化明显的点。
图像边缘检测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。
有许多方法用于边缘检测，它们的绝大部分可以划分为两类：基于搜索和基于零交叉。
基于搜索的边缘检测算子有：Roberts算子，Prewitt算子，Sobel算子，Canny算子，罗盘算子。
基于零交叉的边缘检测算子有Marr-Hildreth边缘检测器。
本篇论文分析了各种检测算子的特点，并对各种边缘检测算法的检测结果进行了比较。
关键词：边缘检测；图像处理；算子0 引言图像边缘是图像的重要特征，是计算机视觉、模式识别等的基础，因此边缘检测是图像处理中一个重要的环节。
然而，图像边缘受很多因素的影响。
这些包括（i）深度上不连续、（ii）表面方向不连续、（iii）物质属性变化和（iv）场景照明变化。
目前，常用的边缘检测算法没有哪一种具有绝对的优越性。
因此，对各种边缘检测算子的性能进行比较分析，根据图像边缘的特征选择比较合理的边缘检测显得尤为重要。
1 基于搜索的边缘检测算子基于搜索的边缘检测方法首先计算边缘强度，通常用一阶导数表示，例如梯度模；然后，用计算估计边缘的局部方向，通常采用梯度的方向，并利用此方向找到局部梯度模的最大值。
1.1 Roberts算子Roberts算子【1】是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，它由下式给出 :g ( x , y) = [ f ( x , y) - f ( x + 1 , y + 1) ]2 +[ f ( x + 1 , y) - f ( x , y + 1) ]2（1）其中 f ( x , y ) 、 f ( x + 1 , y ) 、 f ( x , y + 1) 和 f ( x + 1 , y + 1) 分别为 4领域的坐标，且是具有整数像素坐标的输入图像。
Roberts算子是2X 2 算子模板。
图像边缘检测原理及方法
1、差分边缘检测 在处理数字图像的离散域时，可用图像的一阶差分直接代替图像函数的导 数。 二维离散图像函数在 x 方向的一阶差分定义为： f ( x 1, y ) f ( x, y ) ， 在y 方 向的一阶差分定义为： f ( x, y 1) f ( x, y ) [4]。 差分边缘检测通过求图像灰度迅速变化处的一阶导数算子的极值来检测奇 异点。某一点的值则代表该点的“边缘强度”，通过对这些值设定阈值进一步得到 边缘图像。同时，差分边缘检测要求差分方向与边缘方向垂直，此时需对图像不 同方向进行差分运算。边缘检测一般分为垂直边缘、水平边缘、对角线边缘， 各 [5] 自方向模版如图 2-1 所示 。
二、图像边缘检测方法
边缘检测算子是利用图像边缘的突变性质来检测边缘的。 主要分为两种类型 ：一种是以一阶导数为基础的边缘检测算子，通过计算图像的梯度值来检测图 像边缘，如：差分边缘检测、Roberts 算子、Sobel 算子、Prewitt 算子；一种是 以二阶导数为基础的边缘检测算子，通过寻求二阶导数中的过零点来检测边缘， 如：Laplacian 算子、LOG 算子、Canny 算子。
2 f ( x, y )
2 f ( x, y ) 2 f ( x, y ) x 2 y 2
（2-10）
使用差分方程对x 和y 方向上的二阶偏导数近似如下。
2 f Gx ( f (i, j 1) f (i, j )) f (i, j 1) f (i, j ) x 2 x x x x f (i, j 2) 2 f (i, j 1) f (i, j )
s x { f ( x 1, y 1) 2 f ( x 1, y ) f ( x 1, y 1)} { f ( x 1, y 1) 2 f ( x 1, y ) f ( x 1, y 1)} s y { f ( x 1, y 1) 2 f ( x, y 1) f ( x 1, y 1)} { f ( x 1, y 1) 2 f ( x, y 1) f ( x 1, y 1)}
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經典圖像邊緣檢測(綜合法思想)——Marr算子
所謂綜合法是指通過兩種以上的方法來獲取邊緣。
在上述的各種邊緣檢測方法中，由於種種原因，圖像常常受到隨機噪音干擾，在其上執行邊緣檢測的結果常常把噪聲當做邊緣點而檢測出來，而真正的邊緣也由於受噪聲干擾而沒能被檢測出來。
D.Marr 和 E.Hildreth[1980]提出一種解決思路：首先對原始圖像作最佳平滑，再求邊緣。
這樣就需要解決兩個問題：
a. 選擇什麼樣的濾波器平滑；
b. 選擇什麼算子來檢測邊緣。
D.Marr 和
E.Hildreth選擇了採用正態分佈的高斯函數對圖像作平滑，即：
對於選擇什麼算子來檢測邊緣問題，D.Marr 和E.Hildreth選擇了采用無方向性的拉普拉斯算子對圖像g(x,y)作邊緣檢測。
由於的平滑性質能減少噪聲的影響，所以當邊緣模糊或噪聲較大時，利用檢測過零點能提供較可靠的邊緣位置。
具體步驟如下：
step1:平滑函數採用高斯函數；
step2:邊緣增強用二階導數（二維拉普拉斯函數）；
step3:邊緣檢測判據是二階導數零交叉點；
step4:採用線性插值的方法估計邊緣的位置。