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Python和Opencv中的Sobel边缘检测

Sobel边缘检测是一种常用的图像处理算法,可以在Python和OpenCV中使用。它基于图像的灰度变化率来检测图像中的边缘。

Sobel边缘检测算法通过计算图像中每个像素点的梯度来确定边缘的位置和方向。它使用两个3x3的卷积核(一个用于水平方向,一个用于垂直方向),将这两个卷积核与图像进行卷积操作,然后将两个卷积结果进行平方和开方运算,最后得到每个像素点的梯度幅值。

Sobel边缘检测算法的优势在于简单易用且计算速度较快,能够有效地检测图像中的边缘。它在许多计算机视觉和图像处理应用中都有广泛的应用,例如边缘检测、图像增强、目标检测等。

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    效果图看完,我们来唠唠嗑。 首先,需要说明的是,浅墨这篇文章最后的示例代码是采用两周前刚刚发布的2.4.9来书写的。里面的lib都已经改成了2.4.9版本的。如果大家需要运行的话,要么配置好2.4.9.要么把浅墨在工程中包含的末尾数字为249的各种lib改成之前的248或者你对应的OpenCV版本。 不然会提示: LINK : fatal error LNK1181: 无法打开输入文件“opencv_calib3d248.lib”之类的错误。 OpenCV 2.4.9的配置和之前的2.4.8差不多,如果还是不太清楚,具体可以参考浅墨修改过的对应2.4.9版的配置文章: 【OpenCV入门教程之一】 安装OpenCV:OpenCV 2.4.8或2.4.9 +VS 开发环境配置 第二,给大家分享一个OpenCV中写代码时节约时间的小常识。其实OpenCV中,不用namedWindow,直接imshow就可以显示出窗口。大家看下文的示例代码就可以发现,浅墨在写代码的时候并没有用namedWindow,遇到想显示出来的Mat变量直接imshow。我们一般是为了规范,才先用namedWindow创建窗口,再imshow出它来,因为我们还有需要用到指定窗口名称的地方,比如用到trackbar的时候。而一般情况想显示一个Mat变量的图片的话,直接imshow就可以啦。 OK,开始正文吧~ 一、关于边缘检测 在具体介绍之前,先来一起看看边缘检测的一般步骤吧。 1)滤波:边缘检测的算法主要是基于图像强度的一阶和二阶导数,但导数通常对噪声很敏感,因此必须采用滤波器来改善与噪声有关的边缘检测器的性能。常见的滤波方法主要有高斯滤波,即采用离散化的高斯函数产生一组归一化的高斯核(具体见“高斯滤波原理及其编程离散化实现方法”一文),然后基于高斯核函数对图像灰度矩阵的每一点进行加权求和(具体程序实现见下文)。 2)增强:增强边缘的基础是确定图像各点邻域强度的变化值。增强算法可以将图像灰度点邻域强度值有显著变化的点凸显出来。在具体编程实现时,可通过计算梯度幅值来确定。 3)检测:经过增强的图像,往往邻域中有很多点的梯度值比较大,而在特定的应用中,这些点并不是我们要找的边缘点,所以应该采用某种方法来对这些点进行取舍。实际工程中,常用的方法是通过阈值化方法来检测。 另外,需要注意,下文中讲到的Laplace算子,sobel算子和Scharr算子都是带方向的,所以,示例中我们分别写了X方向,Y方向和最终合成的的效果图。 OK,正餐开始,召唤canny算子。:) 二、canny算子篇 2.1 canny算子相关理论与概念讲解

    01

    opencv+Recorder︱OpenCV 中的 Canny 边界检测+轮廓、拉普拉斯变换

    图像边缘检测能够大幅减少数据量,在保留重要的结构属性的同时,剔除弱相关信息。 在深度学习出现之前,传统的Sobel滤波器,Canny检测器具有广泛的应用,但是这些检测器只考虑到局部的急剧变化,特别是颜色、亮度等的急剧变化,通过这些特征来找边缘。 这些特征很难模拟较为复杂的场景,如伯克利的分割数据集(Berkeley segmentation Dataset),仅通过亮度、颜色变化并不足以把边缘检测做好。2013年,开始有人使用数据驱动的方法来学习怎样联合颜色、亮度、梯度这些特征来做边缘检测。 为了更好地评测边缘检测算法,伯克利研究组建立了一个国际公认的评测集,叫做Berkeley Segmentation Benchmark。从图中的结果可以看出,即使可以学习颜色、亮度、梯度等low-level特征,但是在特殊场景下,仅凭这样的特征很难做到鲁棒的检测。比如上图的动物图像,我们需要用一些high-level 比如 object-level的信息才能够把中间的细节纹理去掉,使其更加符合人的认知过程(举个形象的例子,就好像画家在画这个物体的时候,更倾向于只画外面这些轮廓,而把里面的细节给忽略掉)。 .

    05

    图像处理算法 面试题

    其主要用于边缘检测,在技术上它是以离散型的差分算子,用来运算图像亮度函数的梯度的近似值, Sobel算子是典型的基于一阶导数的边缘检测算子,由于该算子中引入了类似局部平均的运算,因此对噪声具有平滑作用,能很好的消除噪声的影响。Sobel算子对于象素的位置的影响做了加权,与Prewitt算子、Roberts算子相比因此效果更好。Sobel算子包含两组3×3的矩阵,分别为横向及纵向模板,将之与图像作平面卷积,即可分别得出横向及纵向的亮度差分近似值。缺点是Sobel算子并没有将图像的主题与背景严格地区分开来,换言之就是Sobel算子并没有基于图像灰度进行处理,由于Sobel算子并没有严格地模拟人的视觉生理特征,所以提取的图像轮廓有时并不能令人满意。

    03
    领券