1、 计算机与通信学院 2012 年秋季学期 图像处理图像处理综合训练综合训练 题 目： 图像边缘检测课程设计 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩： 目目 录录 摘 要. 1 一、前言. 2 二、算法分析与描述 3 三、详细设计过程 8 四、调试过程中出现的问题及相应解决办法10 五、程序运行截图及其说明 11 六、简单操作手册 .14 设计总结16 参考资料17 致谢 .18 附录 .19 1 摘摘 要要 在实际图像处理问题中，图像的边缘作为图像的一种基本特征，经常被应用 到较高层次的图像应用中去。它在图像识别，图像分割，图像增强以及图像压缩 等的领域中有较为广泛的应用，也是它们
2、的基础。 边缘检测是图像处理与分析中最基础的内容之一， 也是至今仍没有得到圆满 解决的一类问题。图像的边缘包含了图像的位置、轮廓等特征，是图像的基本特 征之一，广泛地应用于特征描述、图像分割、图像增强、图像复原、模式识别、 图像压缩等图像分析和处理中。因此，图像边缘和轮廓特征的检测与提取方法， 一直是图像处理与分析技术中的研究热点，新理论、新方法不断涌现。 本文研究了一些边缘检测算法， 包括传统的 Roberts、 Sobel、 Prewitt、 Canny 等算法。经典边缘检测方法的抗噪声性能都较差，解决该问题的主要方法就是设 置阈值，把得到的图像高频部分与阈值相比较以达到去噪的目的，所以阈
3、值的选 取显得尤为重要。传统方法中的阈值都是通过实验确定的，没有统一的阈值选取 方法。本文利用边缘的最大后验概率估计，介绍一种新的边缘估计方法，从理论 上说明了怎样选取最佳阈值。文章中关于这些方法都有较详细的介绍，以及算法 的实现步骤，对算法均进行了仿真实验。 关键词：边缘检测； 图像处理； Matlab； Sobel； 检测算法 2 一、一、前言前言 随着信息技术的不断发展和用户需求的不断增长,嵌入式系统逐渐走进国民 生产的方方面面,其应用也日益广泛。目前国内一个普遍被认同的定义是：以应 用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠 性、成本、体积、功耗严格要求的专
4、用计算机系统。 嵌入式系统的应用领域也 非常广泛。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上 PDA 、移动 计算设备、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、数字相机、电梯、空调、安全 系统、自动售货机、工业自动化仪表与医疗仪器等。 而图像边缘检测则是图像处理中非常基础但是及其重要步骤。 边缘是两个不 同区域之间的边界。图像边缘检测是图像处理，图像分析，模式识别等一系列图 像处理过程中最重要的步骤。目前，学界上已经有许多种不同点的方法来实现边 缘检测的功能，比如说差分法（Kirsch,1971）和曲线拟合法（Haralick，1984） 。 传统的边缘检测方法，比如 Sobel、Prewit
5、t、Kirsch 算法，通过计算第一阶方向 导数来决定边缘的位置。零点交叉边缘检测法（Bovik，1998）运用了二阶导数 和拉普拉斯算符。而 Canny算法（Canny，1986）是目前学界最流行并且应用最 广泛的的高斯边缘检测算法。尽管高斯检测算法（Yuksel，2007）相对来说有更 好的性能表现，但是所需要的计算也比传统基于求导的检测算法复杂的多。 近些年来， 对于图像处理在许多不同的科学和工程领域应用的研究越来越火 热。在嵌入式系统上实现图像处理能够很好的解决在一般 PC 或者工控机上实现 图像处理的不足之处，比如说便携性差，功耗大，移动性，灵活性不强等。同时 加之以集成度高，与网络
6、的耦合也越来越紧密等特点。嵌入式系统将是未来工业 控制和其他一些行业的主要发展方向。 本文主要阐述了图像边缘检测算法的一些理论，并对检测的效果加以比较， 同时介绍了嵌入式系统开发的流程， 为图像类嵌入式开发系统开发提出可行的方 案。最后设计实现了边缘检测系统。 3 二、算法分析与描述二、算法分析与描述 2.1 Roberts 算子 由 Roberts 提出的算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子， 对于边界 陡峭且噪比较小的图像检测效果比较好，它在 22 邻域上计算对角导数， 22 ,=,1,11,1Gijfijfijfijfij Gi,j又称为 Roberts 交叉算子。在实际应用中，为简化运算，用梯度函数 的 Roberts 绝对值来近似： ,=,1,11,1Gijfijfijfijfij 用卷积模板，上式变成： , xy GijGG 其中Gx和Gy由下面图 1 所示的模板计算： 图
