拉普拉斯算子4滤波后图像边缘轮廓清晰,能够保存图像细节部分,它同拉普拉斯算子2相似,相当于在上一个算子进行滤波结果的基础卜的边缘增强,但效果要优于拉普拉斯算子2。
Laplace有两个缺点:其一是边缘方向信息的丢失,其二是Laplace算子为二阶差分,双倍加强了图像中的噪声影响;优点是各向同性,即具有旋转不变性。因为在微分学中有:一个只包含偶次阶导数和取偶次幂的奇次阶导数的线性组合算子,一定是各向同性的。
Laplace算子是二阶微分算子,利用边缘点处二阶导函数出现零交叉原理检测边缘。不具有方向性,定位精度高,不但检测出了绝大部分的边缘,同时基本上没有出现伪边缘。但它的检测也存在一些缺点,如丢失了一些边缘、有一些边缘不够连续、不能获得边缘方向等信息。而且Laplace算子为二阶差分,与一阶微分比较,Laplace算子对噪声更敏感,它使噪声成分加强,因此在实际应用中,必须充分注意。通常在进行微分运算之前需要对图像进行平滑。
二阶微分是一个标量,可取负值,也可去正值,一般去正值或取绝对值。同一阶微分一样,二阶微分也存在着阈值选择的问题,其最好的方法是计算Laplace直方图,然后在双峰直方图谷的区域决定阈值。
通过以上算法的分析及实际边缘检测效果比较,Laplace算子是比较成功的,但它的检测图中还有一些不连续的检测边缘,说明它的边缘检测也不够精确。分析Laplace算子,其算法的核心便在于对Laplace算子 的估算。在已有的算法中,人们都是以被检测像素点为中心,作出在其等角八个方向上进行检测的模板。不同之处在于使用的参数不同。在改进的Laplace算法中,使用了如下的新模板:
除了原来的方向外,又增加了8个方向,共有 角等16个方向上进行检测的模板,并根据Laplace算子的可靠性设定了适当的权向量,在改进的Laplace算子中,
(2-4)
根据该估算模板,可以提高边缘检测的精度,同时又由于合理地设置了参数因而避免了一些伪边缘的提取。改进的Laplace算子相对于原来的Laplace算子而言,不但检测出来的边缘更清晰,而且也检测出原来所没有检测出的一些边缘。
2.1.5 LOG算子
Mart和Hildreth将高斯滤波和拉普拉斯边缘检测结合在一起,形成Log算子。Log算子先用高斯低通滤波器将图像进行平滑,再用拉普拉斯算子将边缘点转换成零交叉点,找出图像中的陡峭边缘,最后用另灰度值进行二值化产生闭合的、连通的轮廓,消除了所有内部点,其检测精度明显提高。
它有两个卷积计算核,作卷积的方法和Sobel算子的方法一样,如下所示:
图2-5 LOG算子
Log算子对图像f(x,y)进行边缘检测,输出h(x,y)是通过卷积运算得到的,即:
(2-5)
其中 是标准差。令 ,对其取二阶导数得的拉普拉斯算子为:
(2-6)
Log算子的优点是过滤了噪声,其不足在于会将原有的边缘给平滑了。
2.1.6 Canny算子
Canny的主要工作是推导了最优边缘检测算子。他考核边缘检测算子的指标是:①低误判率,即尽可能少地把边缘点误认为是非边缘点;②高定位精度,即准确地把边缘点定位在灰度变化最大的像素上;③抑制虚假边缘。
在一文空间,Canny推导的算子与 算子几乎一样,在二文空间,Canny算子的方向性质使得它的边缘检测和定位能优于 ,具有更好的边缘强度估计,能产生梯度方向和强度两个信息,方便了后续处理。 MATLAB二值图像的轮廓提取及曲线拟合算法研究(4):http://www.751com.cn/jisuanji/lunwen_7606.html