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摘 要

本次研究项目的目的是将用Canny算法的图像边缘检验方法和以往的经典的图像边缘检验的算法进行对比和比较以及Canny算法在不同情况下对图像边缘检验的结果有哪些不同。首先文章先讲述了数字图像边缘检测算法研究的意义以及现状与发展，然后开始简练地引出了一些以往经典的图像边缘检测方法，如Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、Laplacian算子、LOG算子，这些都是作为研究本课题的学术基础，接着引出本课题主要研究的Canny算法，随后，结合Canny算法的基本原理、算法的三个标准、算法的思路及检测步骤提出了对Canny算子中的图像滤波平滑处理及取阈值的算法进行改进的方法，并且实施试验来验证。因为在传统的Canny算法中，高斯滤波器对处理图像滤波平滑的结果不是很理想，本论文引用了自适应中值滤波器，在使用Canny算法之前，对图像进行滤波，通过实验结果表示，验证效果明显改善；而后面的验证数据分别在滤波器、阈值两个方面进行了实验的比较，并与传统的Canny算法的检测结果进行了对比，显示出了本文所采用的改进算法的优越性。

关键词：边缘检测；传统算法；Canny算子；

Research on Image Edge Detection Algorithms Based on MATLAB

Abstract

The purpose of this research project is to compare and compare the image edge detection methods based on Canny algorithm with the traditional image edge detection methods, and to find out the differences of the results of Canny algorithm in different situations. Firstly, the significance, current situation and development of edge detection algorithm for digital image are described.and then briefly introduces several traditional image edge detection methods, such as Roberts operator, Sobel operator, Prewitt operator, Laplacian operator and LOG operator, which are the academic basis for the research of this topic, and then leads to the Canny algorithm which is the main research topic.And then, Combining the basic principle of Canny algorithm, the three criteria of the algorithm, the idea of the algorithm and the detection steps, an improved method of image filtering smoothing and thresholding algorithm in Canny operator is proposed, and the experiment is carried out to verify it. Because in the traditional Canny algorithm, the result of image filtering smoothing is not very satisfactory.In this paper, an adaptive median filter is used to filter the image before using Canny algorithm. The experimental results show that the validation effect is obviously improved. The validation data of the latter are compared in two aspects: filter and threshold.Compared with the traditional Canny algorithm, it shows the superiority of the improved algorithm.

Keywords: edge detection; traditional algorithm; Canny operator;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 研究现状与发展 2

第2章 传统边缘检测方法及理论基础 3

2.1 基于一阶微分的边缘检测算子 3

2.1.1 Roberts算子（梯度交叉算子) 4

2.1.2 Sobel算子 4

2.1.3 Prewitt算子 5

2.2 基于二阶微分的边缘检测算子 5

2.2.1 Laplacian算子 5

2.2.2 LOG算子 6

第3章 Canny边缘检测算法的研究 8

3.1 Canny边缘检测算法 8

3.1.1 Canny边缘检测基本原理 8

3.1.2 Canny算法边缘检测步骤 9

3.1.3 Canny算法的流程图 9

3.1.3 传统Canny算法的实验与分析 10

3.2 基于Canny算法的研究 11

3.2.1 自适应中值滤波器 11

3.2.2 最大类间方差法 12

3.2.3 顶帽变换 13

3.2.4 Canny算法的实验结果与分析 14

第4章 结论 16

4.1 本文的总结 16

4.2 对课题的展望 16

4.3 遇到的问题 16

致 谢 17

参考文献 18

第1章 绪论

1.1 研究背景

计算机从诞生以来就被赋予了它计算上的巨大能力，随着技术的发展计算机视觉研究核心内容依旧没有变即处理图像得视觉效果，包括理解和识别图像。物体的重要信息包括了它的形状边界、被遮挡部分位置、阴影轮廓、纹理等，它们很多情况下都有边缘产生。同时这又是图像基本特征，便于他人分析理解图像。由此Marr利用图像边缘提取这一重要手段开创了自己的计算机视觉系统。往后这一手段成了研究计算机视觉的经典课题。

图像的边缘主要分为两大类即阶跃状和屋脊状，这两类的区别在于灰度值的不同，前者阶跃状边缘的灰度值有着显著的变化，区分很明显，而后者屋脊状与前者不同的在于边缘处在灰度值增减交汇处。一般的边缘检测方式都是依赖图片高频分量从而获得边缘信息，其利用的主要计算手段则是运用到了高数中的微分运算。传统的边缘检测实际使用时候却存在局限性，因为容易受到噪声的干扰。为了解决这类问题，新的手段得到发展并且被利用进来用于检测图像边缘^[1]。比如现在常见的小波变换、分形理论等。

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