Canny算子边缘检测的一种改进方法_图文

1、 图1Lena图像与细胞蹦像实验对比图滞后阈值的高阈值,再用以下公式求出低阈值:瓦=2x乃(12若直方图为多峰,则会出现多个谷,可两次利用直方图只有双峰时的类间方差计算方法。第一次计算两个相邻峰之间的阈值,对应着两个相邻峰之间谷底的灰度值。这样可得到多个阈值。假设有个峰,则得到.1个阈值,令它们分别为死,乃,%.。阈值Z(15f<_N-I将直方图分为两个部分,再次利用直方图只有双峰时类间方差汁算方法,计算万分直方图两个部分的类间方差,最后得到-1个类间方差,取最大类间方差所对应的一个阈值为最优阈值。令其为滞后阈值的高阈值,在利用高阈值一般为低阈值两倍的关系求出低阈值。将Otsu阈值方法引

2、入Canny算子,并将其推广至灰度直方图具有多峰性质的图像,阈值的选择有了自适应的特性, Canny算子可根据图像自身特点选择最合适的阈值,最后检测到比较连续且含有较少假边缘的图像边缘。5实验分析及评价由以上分析可知,改进的Canny算子边缘检测算法步骤如下:(1用形态学开闭滤波对图像进行顺序的开闭运算,平滑降噪;(2用一阶偏导有限差分计算梯度幅值及方向;(3对梯度幅值进行非极大值抑制,保留局部梯度最大值;(4用Otsu阈值法找到最佳的滞后阈值;(5利用阈值检测并连接边缘。采用加有随机噪声的Lena图像和细胞图像(如图l(a和图1(f所示进行实验,大小分别为256x256和272×2

3、65。图l(b和图I(g是用方差为0.4的高斯滤波平滑去噪的结果,图1(c和图l(h是用形态学滤波平滑的结果。从实验结果可以看出,高斯滤波降低了噪声,但是边缘强度已经降低,很多细节也被模糊掉,比如Lena图像中帽子上的饰物,左下角的背景,细胞图像中的病变小细胞等,这是由于参数选择过大而造成了过平滑现象;而形态学滤波不但降低了噪声,而且过平滑现象明显减弱,边缘依然很清晰.还保留了很多重要的图像细节,因为大尺度形态学结构元素去除了大量噪声,而小尺度结构元素则在一定程度上保持了边缘强度和细节。图l(d和图1(i为传统的Canny算子边缘检测算法检测出的边缘,图l(e和图l【j为改进后的算法检测出的边

4、缘。对比实验结果,传统算法检测出的边缘有比较多的间断和假边缘的存在,比如在Lena图像的帽顶,还有肩膀,细胞图像的细胞外侧边缘,细胞核以及病变小细胞周围等,由于高低阈值没置I'口J题,导致了问断和假边缘现象;算法检测出的边缘连续性更好,而且有比较少的假边缘,还检测出很多传统算法没有检测出的细节边缘,因为Otsu阈值方法根据图像自身的特点自适应地选择了最优阈值。文献【8】提出一种Canny算子边缘检测算法评价方法,即计算各种算法检测出的边缘像素总数,4连通数和8连通数,然后做比值比较。检测后的边缘图像为二值图像,统计结果分别如表l和表2所示。表1Lena边缘图像统计结果表表l、表2中C/

5、A的值越小。说明检测到边缘的连续性越好,间断就越少,而C/B的值越小,说明单像素边缘所占比例越大,越符合单边响应准则。从表1、表2中可以看出,改进算法在边缘的连续性和单像素边缘方面要优于传统算法,而且经过数据对比说明,改进效果也比较明显。原因在于形态学开闭滤波在平滑去噪的同时,很好地保持了图像边缘强度即边缘像素与周围像素的对比度,以及重要的细节信息,而Otsu 阈值方法能根据图像自身特点自适应地寻找合适的阈值,使算法能更好地在低阈值边缘图像中寻找真实边缘点像素,并将其填充连接到高阈值边缘图像中,从而得到更连续的边缘。经过以上对比发现,改进后的基于Canny算子的边缘检测算法,在抑制噪声、连接边

6、缘方面优于传统的边缘检测算法,而且还能够更有效地保持细节和减弱假边缘现象。6结论对基于Canny算子的边缘检测算法基本原理、数学形态学原理和Otsu阈值法进行了阐述,采用形态学开闭滤波代替Canny算子高斯滤波,并用Otsu阈值法求取滞后阈值的高阈值。与传统的检测算法相比,检测到边缘的连续性增强,假边 (下转248页 Canny算子边缘检测的一种改进方法作者:王佐成, 刘晓冬, 薛丽霞, WANG Zuo-cheng, LIU Xiao-dong, XUE Li-xia作者单位:重庆邮电大学计算机学院,重庆,400065刊名: 计算机工程与应用英文刊名:COMPUTER ENGINEERING

7、 AND APPLICATIONS年,卷(期:2010,46(34参考文献(10条1.孔凡树;姚芳;贾超结构件内部缺陷断层图像的模糊边缘检测期刊论文-计算机工程与应用 2009(202.曾磊基于su法自适应闭值的图像分割研究期刊论文-信息技术 2008(103.林卉;赵长胜;舒宁基于Canny算子的边缘检测及评价期刊论文-黑龙江工程学院学报 2003(024.谢风英;赵丹培VC+数字图像处理 20085.王卫星;王李平;员志超一种基于最大类间后验概率的Canny边缘检测算法期刊论文-计算机应用 2009(046.周小明;马秋禾肖蓉尸种改进的Canny算子边缘检测算法 2008(017.潘大夫;汪渤周志强基于尺度相乘的Canny改进算法期刊论文-计算机工程 2009(038.黄剑玲;郑雪梅一种改进的基于Can