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图像边缘检测与应用

图像边缘检测与应用

作者：戴燕西安科技大学

学位级别：硕士

在实际图像处理中,图像边缘作为图像的一种基本特征,经常被用到较高层次的图像处理中去。边缘检测技术是图像测量、图像分割、图像压缩以及模式识别等图像处理技术的基础,是数字图像处理重要的研究课题之一。本文首先介绍了边缘检测的... 详细信息

在实际图像处理中,图像边缘作为图像的一种基本特征,经常被用到较高层次的图像处理中去。边缘检测技术是图像测量、图像分割、图像压缩以及模式识别等图像处理技术的基础,是数字图像处理重要的研究课题之一。本文首先介绍了边缘检测的概念和算法,并对具有代表性的图像边缘检测算子进行了讨论,如Sobel算子、Prewitt算子、Roberts算子、LOG算子、拉普拉斯算子,分析了这些算子的优缺点,并给出这些算法的实验结果。其次,介绍了Canny边缘检测算法的基本原理,并对其性能进行了分析和评价。针对传统Canny算法在滤波过程中存在的局限性,提出了一种用自适应边缘保持滤波代替传统算法中高斯滤波的改进Canny边缘检测算法,该算法可以自适应地选择模板,并且能有效保护角点边缘信息。另外在计算梯度幅值的时候采用了邻域的梯度幅值计算方法,同时考虑了像素对角线方向的梯度计算,并能进一步抑制噪声的影响。随之,将整幅图划分成若干子图像,采用新的基于子图像划分基础上的梯度方向检测连接法取代传统的双阈值法,充分利用了边缘点和噪声点在梯度方向特性上的差异,在抑制噪声的同时,有效保护了低强度边缘细节,具有优于传统Canny算法的性能,通过对实验图像的分析表明,改进的检测算法对图像边缘具有较好的检测精度和准确性。最后,对论文所完成的工作进行了总结,并提出了进一步研究的方向。

关键词：边缘检测 Canny算子高斯滤波梯度幅值边缘保持

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太赫兹无源成像图像增强及目标分割算法研究

太赫兹无源成像图像增强及目标分割算法研究

作者：康应成电子科技大学

学位级别：硕士

当前主流的人体安检设备大多为金属探测门,但其仅能对人身携带的金属物品进行检测,而对其他非金属材质的物品检测能力不足。太赫兹无源成像技术采用无源的工作方式,被动地接收人体和隐蔽目标自身辐射的太赫兹频段电磁波来进行成像,对人... 详细信息

当前主流的人体安检设备大多为金属探测门,但其仅能对人身携带的金属物品进行检测,而对其他非金属材质的物品检测能力不足。太赫兹无源成像技术采用无源的工作方式,被动地接收人体和隐蔽目标自身辐射的太赫兹频段电磁波来进行成像,对人体无辐射性危害。并且太赫兹频段电磁波对衣物等具有高穿透性,可以探检到隐藏在人体衣物内的各类危险物品,该技术在公共场所的人体安检设备中具有重要的应用前景和研究价值。本论文的研究依托于实际的科研项目。由于太赫兹无源成像系统所采集到的原始图像受到噪声影响,以及系统成像分辨率等限制,导致了隐蔽目标成像的图像边缘变得模糊。因此在进行隐蔽目标分割之前,需先进行图像增强,去除图像中的噪声,并增强图像的边缘细节;再利用增强后的图像对其中的隐蔽目标进行准确地分割。基于以上需求,本论文主要的工作如下:(1)简介了太赫兹无源成像系统的组成结构与工作原理,分析了成像原始图像的噪声、边缘等特性,为后续图像增强算法的研究提供理论依据。(2)分析了各向异性扩散和全变分图像增强方法的基本原理,针对这两种方法在去除噪声同时,对边缘细节保护不足的问题,提出了一种基于能量最小化的各向异性扩散改进算法:将全变分方法的能量最小化原理应用到各向异性扩散方法中,并加入线性罚函数,将原问题转换为一个无约束最优化问题,来实现图像增强。仿真表明,改进后的图像增强算法在平滑图像的同时也能很好地保护目标的边缘。(3)分析了最大类间方差方法的基本原理,针对该方法在处理呈单峰分布的太赫兹图像时不能有效分割隐蔽目标的问题,提出了一种基于图像分块和梯度幅值的目标分割改进算法:将原始图像进行分块,并对分块后的每个子图像利用其梯度幅值,对其直方图进行改进;最后利用改进后的直方图进行最大类间方差法分割。仿真表明,改进后的阈值分割算法有效地解决了最大类间方差方法的欠分割问题。(4)分析了区域生长分割方法的基本原理,并对该方法的三个关键因素进行改进。针对初始种子点选取自动化程度不高的问题,提出了将基于模糊聚类的分割方法分割出的目标区域中心点作为初始种子点;针对生长阈值不具有适应性的问题,提出利用待生长像素梯度幅值动态调整生长阈值;针对生长终止条件的改进,利用Canny边缘检测后的目标边缘作为生长的终止条件。仿真表明,改进后的区域生长算法能有效地提高分割的准确率。

关键词：太赫兹无源成像图像增强目标分割能量最小化梯度幅值

面向输电线路障碍物识别的多视角重建方法研究

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面向输电线路障碍物识别的多视角重建方法研究

作者：姚刚三峡大学

学位级别：硕士

高压输电线路由于在野外长期受到机械张力,电气闪络,材料老化的影响而产生损伤,对电力系统的运行造成严重威胁,因此必须对输电线路定期巡检。目前主要的输电线路巡检方法有人工巡检和直升机巡检,由于输电线路特殊的工作环境,人工巡检方... 详细信息

高压输电线路由于在野外长期受到机械张力,电气闪络,材料老化的影响而产生损伤,对电力系统的运行造成严重威胁,因此必须对输电线路定期巡检。目前主要的输电线路巡检方法有人工巡检和直升机巡检,由于输电线路特殊的工作环境,人工巡检方法劳动强度大,巡检精度低,工作人员的危险性高;直升机巡检相对提高了巡检效率和精度,但增加了技术难度,且运行费用较高。输电线路巡检机器人是目前研究的热点,能代替人工和直升机进行线路巡检。输电线路巡线机器人导航技术是巡线机器人的关键技术之一,而线路上障碍物的识别是机器人自主巡线的关键,本文针对线路障碍物自动识别问题,从多视角重建的角度进行了深入研究,研究的具体内容如下: 1)提出了一种基于多视角重建的输电线路巡线机器人障碍物识别模型。首先分析了传统输电线路巡线机器人障碍物识别方法中存在的问题,将障碍物识别过程分成线上和线下两个部分,在线下部分对输电线路上常见的障碍物进行多视角障碍物轮廓重建,形成多视角虚拟轮廓影像库;在线上部分,以任意角度拍摄障碍物图像,并提取障碍物轮廓,然后和线下重建的虚拟影像库进行匹配以实现障碍物识别。本文障碍物识别方法将复杂计算在线下完成,线上完成简单计算,能快速完成障碍物的识别,同时能消除拍摄角度的影响。 2)针对上述模型提出了几种核心算法。根据本文所提出的障碍物识别方法的流程,关键是实现多视角障碍物图像的重建和障碍物类型识别。在障碍物图像重建过程中,本文以图像梯度幅值为基础,针对输电线路障碍物图像特征,改进了一组算法,包括自适应梯度幅值和形态学组合滤波算法、自适应多窗口梯度幅值边缘检测算法、基于视差插值的立体匹配算法和多视角轮廓重建算法;最后还提出了一种基于点统计的障碍物识别方法。本文实验环节使用标准图像对提出的图像预处理算法进行了模拟实验,并使用真实的输电线路障碍物图像进行了识别测试以验证算法的有效性,结果显示,障碍物识别方法能得到较好的识别效果,通过对几种算法的研究,形成了较为系统的障碍物识别方法。

关键词：障碍物识别多视角合成梯度幅值自适应多窗口立体匹配

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图像质量评估算法及其应用研究

图像质量评估算法及其应用研究

作者：陈森西安电子科技大学

学位级别：硕士

图像作为日常生活中传递信息的重要载体,相比于信息的其它传递形式,通常能够携带更多的信息。但是,图像在采集、处理、传输过程中都会不可避免的受到各种类型失真的影响,从而导致图像质量的下降。图像质量评估可以对图像的质量进行定量... 详细信息

图像作为日常生活中传递信息的重要载体,相比于信息的其它传递形式,通常能够携带更多的信息。但是,图像在采集、处理、传输过程中都会不可避免的受到各种类型失真的影响,从而导致图像质量的下降。图像质量评估可以对图像的质量进行定量的评价,在图像采集、压缩、处理和显示系统的评估、控制、设计、优化中具有广泛的应用。根据原始图像是否可以获取,客观的图像质量评估方法通常分为全参考、半参考和无参考,本文主要研究全参考图像质量评估方法及其应用。随着人们对图像质量评估研究的不断深入,提出的很多算法都能取得较高的准确性,但运行时间通常较长,难以做到高效性和准确性的均衡。因此,本文提出了一种兼顾准确性和高效性的基于梯度幅值和色度信息的图像质量评估算法,该方法利用图像的低级特征与图像质量的关系,将图像的梯度幅值和色度信息作为评估图像质量的评估因子,并在相似度的计算中做到最大化的精简,同时,在汇集相似度图时,采用高效、准确度高的标准差方法作为汇集策略并做了适应性的改进。在五个图像数据库上运行的结果表明,提出的算法不仅能够准确预测图像的质量,而且时间复杂度很低,在准确性和高效性上都优于许多已有算法。在所提图像质量评估算法的基础上,本文设计了一套高效的图像质量评估系统,并基于已有的硬件平台进行了实现。该系统主要包括图像输出模块、采集模块和图像质量评估软件。输出模块主要包括图像输出卡和输出软件,其中硬件板卡为图像数据源,输出软件可以通过操作板卡实现图像数据的输出功能。采集模块则包括了图像采集卡和采集软件,主要完成从相机或图像输出卡采集图像数据的功能。其中,输出模块和采集模块通过物理线缆传输数据,上层软件和图像板卡之间则通过驱动进行通信以及数据的传输。图像质量评估软件和输出模块、采集模块通过套接字建立连接并传输数据,该软件采用本文所提的图像质量评估算法进行评估,可以快速的测试图像传输各个模块的功能,并实时反映该系统的图像传输性能和质量损耗。

关键词：图像质量评估梯度幅值色度信息图像卡图像质量评估系统

基于改进canny算法的图像边缘检测的研究

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基于改进canny算法的图像边缘检测的研究

作者：靳艳红重庆师范大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的飞速发展,图像边缘检测技术已经成为图像处理和计算机视觉领域的研究热点之一,数字图像边缘检测是图像分割,图像识别,区域形状提取等图像分析的重要基础。本文的主要内容如下:首先,介绍了数字图像处理的基本概念及其应... 详细信息

随着计算机技术的飞速发展,图像边缘检测技术已经成为图像处理和计算机视觉领域的研究热点之一,数字图像边缘检测是图像分割,图像识别,区域形状提取等图像分析的重要基础。本文的主要内容如下:首先,介绍了数字图像处理的基本概念及其应用领域,概述了边缘检测研究的背景意义和基本概念,其次,详细介绍了几种经典的图像边缘检测算子,通过理论分析和仿真实验结果分析比较各个算子的优缺点,再次,重点论述了Canny准则和Canny边缘检测算法,详细阐述了Canny边缘检测算法的具体实现过程,并分析了传统Canny算法的优缺点,最后,针对传统Canny算法采用高斯滤波器及其高斯参数的不确定性造成图像出现伪边缘和边缘细节丢失等缺陷,本文提出一种基于中值滤波的改进的Canny算法,并改进梯度幅值计算方法,分析改进方法的具体实现过程,并针对图像不同的噪声进行仿真实验,并利用峰值信噪比(PSNR)比较两种算法的抗噪性,通过对实验结果分析可得,用中值滤波代替高斯滤波的改进算法具有较高的信噪比,可以提取较准确的边缘信息,有效地克服了传统Canny算法中高斯滤波平滑丢失的一些缓变边缘,能够得到较好的边缘检测效果。

关键词：边缘检测中值滤波梯度幅值 Canny算子

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图像边缘检测技术的研究

图像边缘检测技术的研究

作者：潘夏英西安科技大学

学位级别：硕士

图像边缘检测是数字图像处理中的重要内容之一,是图像理解和分析的基础。本文首先介绍了图像边缘检测技术的研究背景,研究意义以及国内外当前的研究状况。阐述了数字图像处理的过程及研究方向,以及一些重要的基本概念,引出了图像边... 详细信息

图像边缘检测是数字图像处理中的重要内容之一,是图像理解和分析的基础。本文首先介绍了图像边缘检测技术的研究背景,研究意义以及国内外当前的研究状况。阐述了数字图像处理的过程及研究方向,以及一些重要的基本概念,引出了图像边缘检测的重要性。其次,对图像边缘检测的各种经典算子做了总结和分析,如Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子和Laplacian算子等。并通过理论分析和VC环境下实现效果做了比较,了解他们各自的优缺点及适用性;本文也对当前国内外针对各个经典算子相关的改进方法作了简要介绍。随后,叙述了传统Canny算法及实现效果。针对传统Canny边缘检测算法自动化程度不高,计算梯度方向局限性的缺点,提出一种自适应调整高斯平滑滤波和多方向计算梯度幅值相结合的算法。改进的Canny算法通过空间尺度因子自适应调整的高斯滤波器对原始图像进行平滑滤波,保留完整的边缘信息的同时去除噪声的影响;另外在计算梯度幅值的时候采用了多方向邻域的梯度幅值计算方法,考虑了像素对角线方向的梯度计算,进一步抑制了噪声的影响,提高了各方向上边缘的精确定位。最后,理论和实验结果表明,改进的Canny算法简单易实现,满足了传统算法的最优化准则,并且提供了图像边缘的自动化检测能力和全方位的边缘定位性能,具有较好的检测精度和准确性。

关键词：边缘检测 Canny算法高斯滤波自适应高斯平滑梯度幅值

一种新的基于结构信息的多模医学图像配准算法

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测试技术学报 2016年第4期30卷 284-291页

作者：刘君杨芳武和雷南昌航空大学信息工程学院江西南昌330063 南昌大学信息工程学院江西南昌330031

为了提高配准的精确度和鲁棒性,本文提出了一种新的基于结构信息的多模医学图像配准.该方法首先分别求出参考图像和浮动图像的相位一致图像和梯度幅值图像;其次将相位一致图像和梯度幅值图像相结合,得到了多模图像的结构信息;最后利用... 详细信息

为了提高配准的精确度和鲁棒性,本文提出了一种新的基于结构信息的多模医学图像配准.该方法首先分别求出参考图像和浮动图像的相位一致图像和梯度幅值图像;其次将相位一致图像和梯度幅值图像相结合,得到了多模图像的结构信息;最后利用遗传算法和区域互信息对经过上述处理的图像进行配准.通过在MRI和CT图像上的对比实验表明:相对于经典的基于最大互信息的配准方法,本文配准方法能在更少的迭代次数内得到误差更小的配准参数,且对于噪音环境具有更强的适应能力.因此对于多模医学图像配准,本文方法是一种较传统最大互信息法更为有效的配准方法.

关键词：图像配准相位一致梯度幅值区域互信息

基于Canny的小资源占用边缘检测改进算法

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智能计算机与应用 2020年第1期10卷 168-172页

作者：宋大成张兴媛王啸伟陈超李达上海工程技术大学航空运输学院上海201620

在图像边缘检测的应用中,很多电子导航设备因图像边缘检测算法过程计算量大,需要资源较多,硬件实现较为复杂,且边缘检测效果较差而无法实现。本文基于传统的Canny算法,在计算梯度幅值时优化了算法公式,减少了硬件资源的使用,方便在FPGA... 详细信息

在图像边缘检测的应用中,很多电子导航设备因图像边缘检测算法过程计算量大,需要资源较多,硬件实现较为复杂,且边缘检测效果较差而无法实现。本文基于传统的Canny算法,在计算梯度幅值时优化了算法公式,减少了硬件资源的使用,方便在FPGA实现;在方向角计算时,更加细化地划分区域,提高边缘细化的效果;阈值选取时采用动态单阈值,很大程度上减少了资源占用;最后发现传统Canny算法在高斯滤波步骤中丢失了部分边缘信息,本文采用复合形态学滤波器代替高斯滤波器,去噪效果较好且保留更多的边缘信息。实验表明,改进后的算法占用资源减少,提取的边缘信息更加细化且具有较好的抗噪性。

关键词：边缘检测梯度幅值复合形态学滤波 Canny

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一种基于视觉特性加权的图像质量评价方法

计算机技术与发展 2016年第8期26卷 177-181页

作者：谢立志李玉惠李勃昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650000

图像质量评价在视频图像的各种应用中起着重要的作用。由于结构相似度图像质量评价方法在利用视觉特性方面的不足,因此文中在结构相似度图像质量评价方法的基础上,引入包含重要视觉信息的梯度幅值和对不同频率感知差异的对比敏感度特性... 详细信息

图像质量评价在视频图像的各种应用中起着重要的作用。由于结构相似度图像质量评价方法在利用视觉特性方面的不足,因此文中在结构相似度图像质量评价方法的基础上,引入包含重要视觉信息的梯度幅值和对不同频率感知差异的对比敏感度特性对其进行改进,提出了一种基于视觉特性加权的图像质量评价方法。首先采用Sobel算子计算图像的梯度幅值,对结构相似度评价方法进行改进;再利用对比敏感度函数计算图像块的感知因子,给图像块赋予相应的权值;最后通过图像块评价值的加权得到整体评价值。实验结果表明,该算法优于结构相似度和峰值信噪比图像质量评价方法,更好地反映了人眼的主观感受。

关键词：图像处理图像质量评价人眼视觉特性梯度幅值结构相似度峰值信噪比