基于图像分块的边缘检测算法

第36卷

VoL36

第14期

No.14

计算机工程

ComputerEngineering

文章编号。l咖o—3428(2010)14__0196._02

文献标识码tA

2010年7月

July2010

中国分类号ITN911.73

图形图像处理

基于图像分块的边缘检测算法

来莹,陈科,林扛莉,邹远文

(四川大学生物医学工程系,成都610064)

■蔓:Canny算子高低阈值的选取依赖图像全局梯度信息的统计,图像全局梯度信息和局部梯度信息的分布通常存在差异,导致在局部

范围中较明显的边界可能被漏检。针对该问题,提出一种根据图像熵信息对图像进行分块的边缘检测改进算法,并将其用于Canny算子。实验结果证明了该方法的有效性,其检测效果优于直接运用Canny算子。

关黼:Canny算子;边缘检测;熵;图像分块

EdgeDetectionAlgorithmBased

on

ImagePartition

SONGYing,CHENKe,LINJiang-li,ZOUYuan wen

(DepartmentofBiomedicalEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610064)

IAbstractlThethresholdofCannyoperatorrelays

on

thestatisticsoftheimageglobalgradient.Theimageglobalgradientdiffersfromlocal

at

gradientinmostcases.Someobviousedgemaybeneglectedwhileusingthesamethreshold.Aimingentropy,thispaperproposes

thisproblemandaccording

to

theimage

anedgedetectionalgorithmforimagepartitionandappliesthisalgorithmintheCannyoperator.Experimentalresults

operatoralone.

provethevalidityofthismethod.ItsdetectioneffectisbetterthanusingCanny

[Keywords]Cannyoperator;edgedetection;entropy;imagepartition

1概述

边缘检测是图像处理的重要基础,是后续图像识别和图像理解的前提。图像边缘有方向和幅度2个属性,沿边缘方向像素变化平坦,垂直边缘方向像素变化剧烈。边缘上的这种变化可以用微分算子检测出来,目前已有一系列基于微分的边缘检测算子,如Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子等…。而JohnF.Canny跳出了微分思想的束缚,将边缘检测转变为一个标准的信号处理问题,设计针对噪声特征的输入.输出信号处理模式的最优滤波器¨J。Canny将边缘检测的要求归纳为3条准则,并以此为基础提出了Canny边缘检测算子,得到了广泛应用。但传统Canny算子对整幅图像的梯度采用同一组高低阈值,导致少量在局部范围中相对明显的边界容易被忽略,即图像中部分较弱的边界容易被漏检。

2

(2)定位精度准则

边缘定位精度￡定义如下:

L:—If—L。G:'(:-:x:)h:':(x:)d..x—I

qjT.h。2(x)dx

定位精度越高。

(3)单边缘响应准则

(2)

其中,GU)和.Iz’(工)分别代表G(工)和h(x)的导数;L越大表示

为保证单边缘只有一个响应,检测算子的脉冲响应倒数

的零交叉点平均距离D∽应满足:

!

附)一旧hm'2(xm)dx]12

其中,IIl’U)是^(J)的二阶导数。

(3)

Canny算子原理及其改进思想

Canny算子是基于最优化思想的边缘检测算子¨J。Canny

将Canny的3个准则结合,可以获得最优的检测算子,在此基础上,Canny设计了边缘检测算法,具体描述如下:

(1)用二维高斯滤波模板进行卷积以平滑图像;(2)利用微分算子计算梯度的幅值和方向;

(3)对梯度的幅值进行非极大值抑制,遍历图像,若某个像素的灰度值与其梯度方向上前后2个像素的灰度值相比不是最大,则该像素置为0,即不是边缘;

(4)使用双阈值法检测和连接边缘,使用累积直方图计算2个阈值,大于高阈值像素即确定为边缘,低于低阈值的像素是非边缘像素,若检测结果在2个阈值之间,则检测该像素的邻接像素¨J。

基金瑗日:国家自然科学基金资助项目(60272060)

作者筒介:宋莹(1987--),女,学士。主研方向:数字图像处理;

陈科,助理讲师、硕士;林扛莉、邹远文,副教授、博士收藕日期:2010-02 20

E-nmil:songyy_scu@yahoo.en

考察以往的边缘检测算子和应用,提出边缘检测算子应该符合3个指标:

(1)低失误概率,即真实的边缘点尽可能少丢失,并尽可能避免将非边缘点检测为边缘点;

(2)高位置精度,检测的边缘应尽可能接近真实的边缘;(3)对每个边缘点有唯一的响应,得到单像素宽度的边缘。因此,Canny提出边缘检测算子的如下3个准则:(1)信噪比准则

信噪比越大,提取的边缘质量越高,信噪比SNR定义如下:

sNR=

其中,G0)代表边缘函数;Jl(工)代表宽度为W的滤波器的脉冲响应;cage表高斯噪声的均方差。

一19仔一

万方数据