邊緣檢測(cè)在圖像處理中是非常重要的，通過(guò)邊緣檢測(cè)，我們能夠區(qū)分一張圖像的邊緣部分。為增進(jìn)大家對(duì)邊緣檢測(cè)的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)邊緣檢測(cè)的步驟以及canny邊緣檢測(cè)算法獲取邊緣與輪廓提取的方法予以介紹。如果你對(duì)邊緣檢測(cè)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、邊緣檢測(cè)步驟

①濾波：邊緣檢測(cè)算法主要是基于圖像強(qiáng)度的一階和二階導(dǎo)數(shù)，但導(dǎo)數(shù)的計(jì)算對(duì)噪聲很敏感，因此必須使用濾波器來(lái)改善與噪聲有關(guān)的邊緣檢測(cè)器的性能。需要指出，大多數(shù)濾波器在降低噪聲的同時(shí)也導(dǎo)致了邊緣強(qiáng)度的損失，因此，增強(qiáng)邊緣和降低噪聲之間需要折中。

②增強(qiáng):增強(qiáng)邊緣的基礎(chǔ)是確定圖像各點(diǎn)鄰域強(qiáng)度的變化值。增強(qiáng)算法可以將鄰域(或局部)強(qiáng)度值有顯著變化的點(diǎn)突顯出來(lái)。邊緣增強(qiáng)一般是通過(guò)計(jì)算梯度幅值來(lái)完成的。

③檢測(cè)：在圖像中有許多點(diǎn)的梯度幅值比較大，而這些點(diǎn)在特定的應(yīng)用領(lǐng)域中并不都是邊緣，所以應(yīng)該用某種方法來(lái)確定哪些點(diǎn)是邊緣點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的邊緣檢測(cè)判據(jù)是梯度幅值閾值判據(jù)。

④定位：如果某一應(yīng)用場(chǎng)合要求確定邊緣位置，則邊緣的位置可在子像素分辨率上來(lái)估計(jì)，邊緣的方位也可以被估計(jì)出來(lái)。在邊緣檢測(cè)算法中，前三個(gè)步驟用得十分普遍。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)場(chǎng)合下，僅僅需要邊緣檢測(cè)器指出邊緣出現(xiàn)在圖像某一像素點(diǎn)的附近，而沒(méi)有必要指出邊緣的精確位置或方向。

邊緣檢測(cè)的實(shí)質(zhì)是采用某種算法來(lái)提取出圖像中對(duì)象與背景間的交界線。我們將邊緣定義為圖像中灰度發(fā)生急劇變化的區(qū)域邊界。圖像灰度的變化情況可以用圖像灰度分布的梯度來(lái)反映，因此我們可以用局部圖像微分技術(shù)來(lái)獲得邊緣檢測(cè)算子。經(jīng)典的邊緣檢測(cè)方法，是通過(guò)對(duì)原始圖像中像素的某小鄰域構(gòu)造邊緣檢測(cè)算子來(lái)達(dá)到檢測(cè)邊緣這一目的的。

二、canny邊緣檢測(cè)算法獲取邊緣與輪廓提取

1.獲取邊緣

為了提取單像素寬邊緣，必須細(xì)化梯度幅值圖。在梯度幅值圖像中，M[i，j]的極大值所在位置附近會(huì)產(chǎn)生屋脊帶，只有細(xì)化這些屋脊帶才能精確地確定邊緣的位置，僅保留幅值局部變化最大的點(diǎn)，這一過(guò)程叫做非極大值抑制。在非極大值抑制過(guò)程中，Canny算子使用3×3大小，包含8個(gè)方向的鄰域?qū)μ荻确店嚵蠱[i，j]的所有像素沿梯度方向進(jìn)行梯度幅值的插值，在每一個(gè)點(diǎn)上，鄰域的中心像素M[i，j]與沿梯度方向的2個(gè)梯度幅值的插值結(jié)果進(jìn)行比較，如果鄰域中心點(diǎn)的幅值M[i，j]不比梯度方向上的2個(gè)插值結(jié)果大，則將M[i，j]對(duì)應(yīng)的邊緣標(biāo)志位賦值為0，這一過(guò)程把M[i.j]寬屋脊帶細(xì)化為一個(gè)像素寬，并且保留了屋脊的梯度幅值。

對(duì)經(jīng)過(guò)非極大值抑制和梯度直方圖分類的子圖像N[i，j]分別使用高、低2個(gè)閾值thrA和thrl，將梯度小于閾值的像素灰度置為0，分割得到2個(gè)閾值邊緣圖像TH[i，j]和TL[i，j]。由于圖像TH[i，j]是由高閾值得到，因此偽邊緣很少，但TL[i，j]保留邊緣信息較為全面，但也含有一些偽邊緣。因此以圖像TH[i，j]為基礎(chǔ)，圖像TL[i，j]為補(bǔ)充獲得相對(duì)較為全面的邊緣。

2.輪廓跟蹤或輪廓提取

在對(duì)圖像進(jìn)行canny邊緣檢測(cè)后，可能會(huì)出現(xiàn)某些檢測(cè)邊緣斷裂、不連續(xù)的現(xiàn)象，為了解決這個(gè)問(wèn)題，使獲得的目標(biāo)檢測(cè)物體的邊緣能夠連續(xù)并且去除多余的偽邊緣，在邊緣檢測(cè)后，再對(duì)圖像進(jìn)行邊界跟蹤，便可使這一問(wèn)題得以很好地改善。

對(duì)于二值圖像，輪廓提取的基本方法是掏空內(nèi)部點(diǎn)，即如果原圖像中有一點(diǎn)為黑，且其他相鄰的8個(gè)點(diǎn)都為黑，則將該點(diǎn)刪除。

本文借鑒二值圖像輪廓跟蹤方法，即將每一點(diǎn)與其相鄰的8個(gè)點(diǎn)作比較。具體方法為：(1)先找到第一個(gè)邊界像素。按從左到右、從下到上的順序搜索，找到的第一個(gè)白點(diǎn)一定是最左下方的邊界點(diǎn)，記為A0，它的右、右上、上、左上四個(gè)相鄰點(diǎn)中至少有一個(gè)是邊界點(diǎn)，記為B0，從B0開始找起，按右、右上、上、左上、左、左下、下、右下的順序找8個(gè)相鄰點(diǎn)中的邊界點(diǎn)C0，如果C0就是A0點(diǎn)，則表明已經(jīng)轉(zhuǎn)了一圈，結(jié)束;否則從C0點(diǎn)繼續(xù)找，直到找到A0為止;(2)判斷是否邊界點(diǎn)：如果它的8個(gè)相鄰點(diǎn)都不是白點(diǎn)，則它即為邊界點(diǎn)。對(duì)于邊界跟蹤來(lái)說(shuō)，跟蹤后產(chǎn)生的輪廓邊緣寬度只有一個(gè)像素，實(shí)現(xiàn)了邊緣像素點(diǎn)單一、清晰，并很好地去除了偽邊緣點(diǎn)。

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