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基于数学形态学的设备图像边缘检测方法研究

自动化与仪器仪表 2023年第12期 81-84页

作者：张晓妮杨凌职业技术学院陕西杨凌712100

为进一步提升图像边缘检测方法的检测性能,基于数学形态学提出一种设备图像的边缘检测方法。其中,选择抗噪形态学边缘检测算法作为基础的算法,并从算法的结构元素以及滤波方法两个方面对算法进行优化,以提升算法的抗噪能力与边缘检测水... 详细信息

为进一步提升图像边缘检测方法的检测性能,基于数学形态学提出一种设备图像的边缘检测方法。其中,选择抗噪形态学边缘检测算法作为基础的算法,并从算法的结构元素以及滤波方法两个方面对算法进行优化,以提升算法的抗噪能力与边缘检测水平。实验结果表明,与其他检测算法相比,本研究提出的改进抗噪数学形态学图像边缘检测算法具有更加优秀的抗噪能力与边缘检测水平,在无噪声环境下的信噪比和均方差分别为24.015和260.128;与其他边缘检测算法相比,本研究提出的算法在各种噪声环境下始终保持最佳的检测水平和抗噪能力。以上结果表明,本研究提出的改进抗噪数学形态学图像边缘检测算法能够取得良好的边缘检测效果,同时还具备较强的抗干扰能力,十分适用于设备的监测,具有一定的实际应用价值。

关键词：图像边缘检测数学形态学结构优化抗噪优化

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基于FPGA的图像边缘检测算法的研究

基于FPGA的图像边缘检测算法的研究

作者：和文杰西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着人工智能技术、AR、VR的快速发展,越发显示出数字图像处理对于当今时代的重要推动作用。图像边缘检测是数字图像处理技术中最基础也是最重要的部分之一。虽然图像边缘检测已经发展了很长时间,但是,依然没有普遍适用的算法能够对待... 详细信息

随着人工智能技术、AR、VR的快速发展,越发显示出数字图像处理对于当今时代的重要推动作用。图像边缘检测是数字图像处理技术中最基础也是最重要的部分之一。虽然图像边缘检测已经发展了很长时间,但是,依然没有普遍适用的算法能够对待处理图像进行精确的边缘检测。蚁群图像边缘检测算法作为一种新兴的图像边缘检测算法,具有正反馈性、可并行分布式处理、易于与其他算法结合及强鲁棒性等特点。在图像边缘检测领域取得了良好的效果。基于FPGA设计的电子系统具有功耗低,可靠性高,开发周期短,成本较低等特点,使得FPGA在电子行业得到了广泛的应用。而FPGA并行结构的特点应用于图像边缘检测领域,能够大大缩短图像边缘检测算法的运行时间。本文在研究了传统蚁群图像边缘检测算法的基础上,针对传统算法运行效率的不足,本文用邻域像素梯度差、随机函数及邻域样本方差综合确定初始蚂蚁的数量及位置,由图像像素总数、蚂蚁数量及蚂蚁的分布情况计算得到蚂蚁移动步数;针对传统算法易陷入局部最优解的不足,本文将传统算法中的转移函数累加得到的阶梯函数与0之间随机值进行比较确定蚂蚁移动的方向,提高了系统的多样性,减少了算法陷入局部最优解的可能性;针对传统算法对弱边缘检测能力的不足,本文启发引导矩阵由邻域样本方差计算得到,将图像分成若干块,分别取阈值确定边缘。经过仿真得出,改进的算法能够很好的检测出边缘,并且具有更强的鲁棒性。本文设计了基于FPGA的图像采集与处理系统。图像可以由SD卡或者摄像头输入,经过图像预处理及蚁群图像边缘检测算法处理,通过SDRAM缓存,结果用显示器显示。显示结果表明,硬件实现的蚁群图像边缘检测算法能够检测到更细的边缘。

关键词：蚁群算法图像边缘检测 FPGA 鲁棒性

基于电介质超表面的空间二阶求导运算及图像边缘检测研究

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基于电介质超表面的空间二阶求导运算及图像边缘检测研究

作者：潘丹平暨南大学

学位级别：硕士

人工智能技术的发展导致全球数据产量剧增。为了表达更准确的信息,这些数据需要被处理或转换。面对高速、低耗的需求,传统上用于信息处理的电子电路表现出了一定的局限性。而基于电介质超表面的空间模拟光学计算,有望在满足上述需求的... 详细信息

人工智能技术的发展导致全球数据产量剧增。为了表达更准确的信息,这些数据需要被处理或转换。面对高速、低耗的需求,传统上用于信息处理的电子电路表现出了一定的局限性。而基于电介质超表面的空间模拟光学计算,有望在满足上述需求的情况下进行信息处理,因此被认为是最具潜力的替代方案之一。目前空间模拟光学计算的主要关注点在于实现空间求导运算、拉普拉斯算子和图像边缘检测等常用的运算操作,但是如何设计具有较大空间带宽、适用于线性偏振光及非偏振光的二维图像边缘检测系统和具有波长级别空间分辨率的拉普拉斯运算器仍然是亟待解决的问题。为解决这些问题,本文围绕这两种运算器的设计开展了以下工作:(1)本论文研究设计了一种由嵌在均匀材料里的单层介质柱组成的超表面。通过研究,我们发现该超表面中由电偶极子共振激发的空间色散现象可用于实现空间二阶求导运算的光学传递函数。进一步地,受益于电偶极子共振的机制,该超表面在处于可见光波段的线性偏振光和非偏振光下可实现两个维度的图像边缘检测,且具有较大的空间带宽和较高的效率。相关的数值模拟验证了该结构执行二阶求导和图像边缘检测这两种基本运算操作的有效性。(2)本论文设计了一种可对入射电场执行拉普拉斯算子的电介质超表面。通过激发连续域中的准束缚态,可获得接近理想的各向同性的二阶求导的光学传递函数,且伴随着波长级别的空间分辨率。通过数值模拟,我们验证了该超表面执行空间二阶求导、拉普拉斯算子及非偏振光下的图像边缘检测的有效性。另外,通过调整结构的尺寸,其工作波长被移动到其他波段,因此,该方案具有灵活性,可适用于不同的场合。在上述研究中,本论文采用了基于有限元方法的电磁仿真软件进行机制分析和获得光学传递函数。将光学传递函数导入MATLAB平台,进行算法模拟。相关的模拟结果与理论上的结果一致,验证了本论文中设计方案的有效性和可行性。本文所提出的两种电介质超表面满足了前文的相关设计要求,可应用于实时大规模的相关计算中。

关键词：空间二阶求导图像边缘检测电介质超表面电偶极子共振连续域中的准束缚态

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基于插值小波塔式分解算法的图像边缘检测

计算机科学 2017年第S1期44卷 164-168页

作者：张治国郑茜兰京川电子科技大学成都611730

在应用经典小波检测图像边缘时,通常利用离散积分替代连续积分获取小波系数。由于离散积分仅仅是连续积分的近似表达,因此这种方法在获取图像边缘时很难避免数值计算误差,这使得在检测图像细节部分时容易出现定位不准和边缘不清晰等问... 详细信息

在应用经典小波检测图像边缘时,通常利用离散积分替代连续积分获取小波系数。由于离散积分仅仅是连续积分的近似表达,因此这种方法在获取图像边缘时很难避免数值计算误差,这使得在检测图像细节部分时容易出现定位不准和边缘不清晰等问题。为了避免上述问题,利用插值小波采样理论中像素值即为插值小波系数的特殊性质,将插值共轭滤波器与Mallat塔式分解算法相结合,给出一种新的图像边缘检测算法。将该算法与经典小波算法进行对比实验,结果表明,该方法能够检测出经典小波算法无法检测到的边缘细节,且最终得到的图像边缘清晰完整,从而验证了该算法的有效性。

关键词：插值小波插值共轭滤波器塔式分解图像边缘检测

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改进多重分形法的环境图像边缘检测

计算机应用与软件 2016年第8期33卷 221-224,228页

作者：朱烨李晓斌上海应用技术学院电气与电子工程学院上海201418

分形是最接近自然的算法,广泛应用于生活各个领域。研究发现简单的分形算法能很好地处理图像信息,但精确度有所欠缺。为了提高图像精确度,我们运用多重分形,使得处理的效果更好。由于环境的复杂度、难识别,现实中人们对环境图像的处理... 详细信息

分形是最接近自然的算法,广泛应用于生活各个领域。研究发现简单的分形算法能很好地处理图像信息,但精确度有所欠缺。为了提高图像精确度,我们运用多重分形,使得处理的效果更好。由于环境的复杂度、难识别,现实中人们对环境图像的处理很少。介绍实现对多重分形理论算法分析,通过改进的多重分形法对图像边缘检测处理,运用传统的边缘检测算法、毯子法、多尺度盒维数、多重分形法进行实验比较,最后再运用中值滤波处理,得到改进多重分形处理的精确度高、速度快、效果好,适合对复杂的环境图像处理。

关键词：改进多重分形法环境图像中值滤波图像边缘检测

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基于图像边缘检测的作物倒伏面积评估系统

农机化研究 2020年第5期42卷 88-93页

作者：汤东喻衣鑫刘波重庆化工职业学院重庆401220 重庆电信职业学院重庆400900

为全面预防和降低我国农作物倒伏带来的产量与经济损失,利用先进的图像边缘检测技术,对作物倒伏面积评估系统进行了设计。在深度理解图像边缘检测机理的基础上,结合作物具备的本体图像纹理特征建立作物倒伏面积评估理论模型,实现作物倒... 详细信息

为全面预防和降低我国农作物倒伏带来的产量与经济损失,利用先进的图像边缘检测技术,对作物倒伏面积评估系统进行了设计。在深度理解图像边缘检测机理的基础上,结合作物具备的本体图像纹理特征建立作物倒伏面积评估理论模型,实现作物倒伏图像及面积的准确化检测,并进行面积评估试验。试验结果表明:该系统可以实时掌握作物的生长状态,对倒伏状态进行预判定,并可以提供完整的作物倒伏面积评估与分布情况,图像检测成功率较传统倒伏面积评估法可控制在78%以上,整体面积评估误差率可控制在10%以内,验证了基于图像边缘检测作物倒伏面积评估系统设计的可行性。

关键词：作物倒伏图像边缘检测纹理特征评估理论模型评估误差率

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一种基于植物群落算法的图像边缘检测方法

长江信息通信 2023年第5期36卷 65-67页

作者：马喆蔡政英三峡大学计算机与信息学院湖北宜昌443002

图像边缘检测是机器视觉领域的基础任务,由于图像边缘特征的复杂性使得该任务存在着诸多困难。为了能够自适应的降低这些复杂性带来的影响,文章提出了一种新的更为鲁棒的智能算法。以传统Sobel边缘提取算子的思想为切入点,模拟植物群的... 详细信息

图像边缘检测是机器视觉领域的基础任务,由于图像边缘特征的复杂性使得该任务存在着诸多困难。为了能够自适应的降低这些复杂性带来的影响,文章提出了一种新的更为鲁棒的智能算法。以传统Sobel边缘提取算子的思想为切入点,模拟植物群的繁衍生存过程提出了植物群落算法。最后通过实验提取边缘并与其他算法结果进行比较以证明本算法的优越性。

关键词：图像边缘检测边缘提取群体智能植物群落

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基于模糊梯度的微齿轮图像边缘检测算法

北京理工大学学报 2011年第8期31卷 919-921,943页

作者：艾泽潭石庚辰熊鑫王坤张新房郑州航空工业管理学院机电工程学院河南郑州450015 北京理工大学机电工程学院机电工程与控制国家级重点实验室北京100081

提出一种基于模糊梯度思想的微齿轮图像边缘检测算法.该算法采用正切归一化函数对灰度图像模糊化,并计算该模糊图像的梯度矩阵;采用正弦函数对梯度矩阵进一步模糊化得到模糊梯度矩阵;采用基于归一化实数编码的遗传算法来搜索最优的阈值... 详细信息

提出一种基于模糊梯度思想的微齿轮图像边缘检测算法.该算法采用正切归一化函数对灰度图像模糊化,并计算该模糊图像的梯度矩阵;采用正弦函数对梯度矩阵进一步模糊化得到模糊梯度矩阵;采用基于归一化实数编码的遗传算法来搜索最优的阈值λ对模糊梯度矩阵做截集,获取图像边缘点集合.实验中以不同微齿轮图像作为实验对象,测试了该算法性能.实验结果表明,该算法的检测精度优于10μs,检测时间基本为1s,整体性能优于Canny算法和Pal-King算法.

关键词：模糊梯度微齿轮遗传算法图像边缘检测

基于TLBO的工程结构表面缺陷图像边缘检测方法

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广州建筑 2023年第6期51卷 114-117页

作者：曹绍林蔡煜唐伟军王家兴汪小平赵卫暨南大学信息技术研究所广州市盛通建设工程质量检测有限公司广州510075 暨南大学“重大工程灾害与控制”教育部重点实验室暨南大学力学与建筑工程学院广州510632

非接触式、数字化的工程质量检测方法对于快速发现建筑结构表面缺陷,如裂缝、焊接缺陷等,降低工程质量检测的劳动强度具有重要的工程意义。本文在计算机数字图像处理技术基础上,根据建筑结构表面缺陷图像特征,提出基于TLBO算法的缺陷图... 详细信息

非接触式、数字化的工程质量检测方法对于快速发现建筑结构表面缺陷,如裂缝、焊接缺陷等,降低工程质量检测的劳动强度具有重要的工程意义。本文在计算机数字图像处理技术基础上,根据建筑结构表面缺陷图像特征,提出基于TLBO算法的缺陷图像轮廓识别预处理方法,作为进一步缺陷特征判断的依据。本文在TLBO算法基础上,边缘像素点的搜索不需要设定任何算法参数,实现简单;提出基于的8个方向的灰度导数,建立图像边缘强度矩阵,将边缘点附近的小规模局部搜索和大量的全局搜索相结合,TLBO算法保证了所提出的边缘检测方法不会陷入局部边缘点,找到最重要的图像全局边缘特征;将TLBO算法应用于图像边缘检测,以工程质量检测中常见的钢结构焊缝检测为例加以验证和分析,证明了本文方法在缺陷图像轮廓识别预处理中的抗噪性和有效性。

关键词：数字图像处理表面缺陷 TLBO优化算法灰度导数图像边缘检测