邊緣檢測是圖像處理領(lǐng)域的重要話題，對于邊緣檢測問題，很多朋友都不是很了解。為增進(jìn)大家對邊緣檢測的認(rèn)識，本文將對邊緣檢測、Canny邊緣檢測算法予以介紹。如果你對邊緣檢測具有興趣，不妨一起和小編繼續(xù)往下閱讀哦。

一、邊緣檢測

邊緣檢測是圖像處理和計算機視覺中的基本問題，邊緣檢測的目的是標(biāo)識數(shù)字圖像中亮度變化明顯的點。圖像屬性中的顯著變化通常反映了屬性的重要事件和變化。 這些包括(i)深度上的不連續(xù)、(ii)表面方向不連續(xù)、(iii)物質(zhì)屬性變化和(iv)場景照明變化。 邊緣檢測是圖像處理和計算機視覺中，尤其是特征提取中的一個研究領(lǐng)域。

圖像邊緣檢測大幅度地減少了數(shù)據(jù)量，并且剔除了可以認(rèn)為不相關(guān)的信息，保留了圖像重要的結(jié)構(gòu)屬性。有許多方法用于邊緣檢測，它們的絕大部分可以劃分為兩類：基于查找一類和基于零穿越的一類。基于查找的方法通過尋找圖像一階導(dǎo)數(shù)中的最大和最小值來檢測邊界，通常是將邊界定位在梯度最大的方向?；诹愦┰降姆椒ㄍㄟ^尋找圖像二階導(dǎo)數(shù)零穿越來尋找邊界，通常是Laplacian過零點或者非線性差分表示的過零點。

邊緣可能與視角有關(guān)—— 也就是說邊緣可能隨著視角不同而變化，典型地反映在場景、物體的幾何形狀一個將另一個遮擋起來，也可能與視角無關(guān)——這通常反映被觀察物體的屬性如表面紋理和表面形狀。在二維乃至更高維空間中，需要考慮透視投影的影響。

一個典型的邊界可能是，例如一塊紅色和一塊黃色之間的邊界，與此相反的是邊線可能是在另外一種不變的背景上的少數(shù)不同顏色的點。在邊線的每一邊都有一個邊緣。在許多圖像處理的應(yīng)用中邊緣都起著非常重要的作用。然而，在最近幾年，不明顯依賴于邊緣檢測作為預(yù)處理的計算機視覺處理方法研究取得了一些實質(zhì)性的研究成果。

二、Canny邊緣檢測算法

1983年，John Canny在麻省理工學(xué)院發(fā)明了Canny邊緣檢測。它將邊緣檢測視為一個信號處理問題。其核心思想是，如果你觀察圖像中每個像素的強度變化，它在邊緣的時候非常高。

在下面這張簡單的圖片中，強度變化只發(fā)生在邊界上。所以，你可以很容易地通過觀察像素強度的變化來識別邊緣。

現(xiàn)在，看下這張圖片。強度不是恒定的，但強度的變化率在邊緣處最高。(微積分復(fù)習(xí)：變化率可以用一階導(dǎo)數(shù)(梯度)來計算。)

Canny邊緣檢測器通過4步來識別邊緣：

去噪：因為這種方法依賴于強度的突然變化，如果圖像有很多隨機噪聲，那么會將噪聲作為邊緣。所以，使用5×5的高斯濾波器平滑你的圖像是一個非常好的主意。

梯度計算：下一步，我們計算圖像中每個像素的強度的梯度(強度變化率)。我們也計算梯度的方向。

梯度方向垂直于邊緣，它被映射到四個方向中的一個(水平、垂直和兩個對角線方向)。

非極大值抑制：現(xiàn)在，我們想刪除不是邊緣的像素(設(shè)置它們的值為0)。你可能會說，我們可以簡單地選取梯度值最高的像素，這些就是我們的邊。然而，在真實的圖像中，梯度不是簡單地在只一個像素處達(dá)到峰值，而是在臨近邊緣的像素處都非常高。因此我們在梯度方向上取3×3附近的局部最大值。

遲滯閾值化：在下一步中，我們需要決定一個梯度的閾值，低于這個閾值所有的像素都將被抑制(設(shè)置為0)。而Canny邊緣檢測器則采用遲滯閾值法。遲滯閾值法是一種非常簡單而有效的方法。我們使用兩個閾值來代替只用一個閾值：

高閾值 = 選擇一個非常高的值，這樣任何梯度值高于這個值的像素都肯定是一個邊緣。

低閾值 = 選擇一個非常低的值，任何梯度值低于該值的像素絕對不是邊緣。

在這兩個閾值之間有梯度的像素會被檢查，如果它們和邊緣相連，就會留下，否則就會去掉。

遲滯閾值化

Canny 邊緣檢測的問題：

由于Canny邊緣檢測器只關(guān)注局部變化，沒有語義(理解圖像的內(nèi)容)理解，精度有限(很多時候是這樣)。

Canny邊緣檢測器在這種情況下會失敗，因為沒有理解圖像的上下文

語義理解對于邊緣檢測是至關(guān)重要的，這就是為什么使用機器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)的基于學(xué)習(xí)的檢測器比canny邊緣檢測器產(chǎn)生更好的結(jié)果。

以上便是此次小編帶來的檢測相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對邊緣檢測具備一定的認(rèn)知。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!