【正文】 又滲透到眾多的學(xué)科中，成為理論實(shí)踐并重，在高新技術(shù)領(lǐng)域中占有重要地位的新興學(xué)科。 根據(jù)對信噪比與定位乘積進(jìn)行測度，得到最優(yōu)化逼近算子。 高的定位精度： Location 越大越好， ???? ??wwwwdxxfdxxfxGL o ca tio n)()()(239。 0 1 1 0 Gy 1 0 0 1 Gx 1 2 1 0 0 0 1 2 1 Sx 1 0 1 2 0 2 1 0 1 Sy 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 8 高斯拉普拉斯算子 (Laplacian of a Gaussian,LoG) 利用圖像強(qiáng)度二階導(dǎo)數(shù)的零交叉點(diǎn)來求邊緣點(diǎn)的算法很容易受到噪聲干擾，所以在邊緣檢測前濾除噪聲是十分必要的。但在有些圖 像中梯度幅值較大的并不是邊緣點(diǎn)。此外，還需要把邊緣細(xì)化成只有一個(gè)像素的寬度。所以邊緣檢測包含以下兩項(xiàng)內(nèi)容： （ 1） 用邊緣算子提取邊緣點(diǎn)集。圖像的邊緣部分集中了圖像的大部分信息，圖像的邊緣的確定與提取對于整個(gè)圖像場景的識(shí)別與理解是非常重要的同時(shí)也是圖像分割所依賴的重要特性。傳統(tǒng)的邊緣檢測算法面臨著許多難以克服的問題，同時(shí)由于圖像本身 的復(fù)雜性和邊緣檢測技術(shù)發(fā)展所遇到的難題，邊緣檢測本身也是一個(gè)難題。近年來，圖像分析和處理緊緊圍繞理論、實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用三方面迅速發(fā)展起來。 本論文是基于邊緣檢測法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的提取。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的提取分為，圖像采集、圖像灰度化、圖像濾波、圖像邊緣檢測幾個(gè)主要步驟。它以眾多的學(xué)科領(lǐng)域?yàn)槔碚摶A(chǔ)，其成果又滲透到眾多的學(xué)科中，成為理論實(shí)踐并重，在高新技術(shù)領(lǐng)域中占有重要地位的新興學(xué)科分支。然而，至今發(fā)表的有關(guān)邊緣檢測的理論和方法尚存在許多不足之處，比如在檢測精度和去噪方面很難達(dá)到令人滿意的效果。邊緣檢測主要是圖像的灰度變化的度量、檢測和定位。 （ 2） 在邊緣點(diǎn)集合中飯去除某些邊緣點(diǎn)，填充一些邊緣點(diǎn)，將得到的邊緣點(diǎn)集連接為線。 圖像邊緣檢測的基本步驟 [7]如下： （ 1）濾波。最簡單的邊緣檢測是梯度幅值閾值判定。為此， Marr 和 Hildreth 將高斯濾波和拉普拉斯邊緣檢測結(jié)合在一起，形成 LoG(Laplacian of Gaussian， LoG)算法，也稱之為拉普拉斯高斯算法 [9]。39。這就是 Canny 邊緣檢測算子 [14]。 圖像邊緣識(shí)別與在實(shí)際中有很重要的應(yīng)用， 一直是圖像邊緣檢測中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，迄今已有許多邊緣檢測方法，其中 Robert 算子、 Sobel 算子、 Prewitt 算子、 Laplace 算子 、 Prewitt 算子 、 Krisdl算子 、 Canny 算子、 Gauss 邊緣檢測算子及輪廓提取或輪廓跟蹤、利用平滑技術(shù)提取圖像邊緣、利用差分技術(shù)提取圖像邊緣、利用小波分析技術(shù)提取圖像邊緣等方法是常用的方法，但各種算法結(jié)果差異很大 [16]。 Canny 邊緣檢測算法： 高斯濾波器平滑圖象；一階偏導(dǎo)的有限差分來計(jì)算梯度的幅值和方向； 對梯度幅值進(jìn)行非極大值抑制；雙閾值算法檢測和連接邊緣。通俗的講，高斯濾波就 是對整幅圖像進(jìn)行 加權(quán)平均 的過程，每一個(gè) 像素 點(diǎn)的值，都由其本身和鄰域內(nèi)的其他像素值經(jīng)過加權(quán)平均后得到 [22]。canny39。 (1)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測是基于彩色圖像序列、灰度圖像序列還是邊緣圖像序列的問題。因而對于有噪聲圖像來說，一種好的邊緣檢測方法應(yīng)該具有良好的噪聲抑制能力，同時(shí)又有完備的邊緣保持特性 ,而這些優(yōu)點(diǎn)正式 Canny 算子所具備的。),39。 %設(shè)定高斯平滑濾波模板的大小為 3*3 delta=。 A=h.*mod。 title(39。)。E:\畢業(yè)設(shè)計(jì) \幀圖像 \系統(tǒng) \前景 .jpg39。canny39。 subplot(2,3,3), imshow(BW3)。)。prewitt edge check39。 %用 canny算子進(jìn)行邊緣檢測 h=fspecial(39。% 提取圖像 imshow(I)。Canny39。)。 end end f=ftemp imshow(f) title(39。 v=y2。)。 它 是一階傳統(tǒng)微分中檢測階躍型邊緣效果最好的算子之一。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)比較分析，得到了 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測的最佳的算法和程序。但 ， Sobel 邊緣檢測算子也檢測出了一些偽邊緣 [26]， 使得邊緣比較粗糙 ，降低了檢測定位精度， Prewitt 從加大邊緣檢測算子的模板大小出發(fā)，由 2x2 擴(kuò)大到 3x3 來計(jì)算差分算子，采用 Prewitt 算子不僅能檢測邊緣點(diǎn)．而且能抑制噪聲的影響。本論文設(shè)定高斯平滑濾波模板的大小為 3*3，程序仿真 效果圖如下： (a) 濾波前 (b) 濾波后 圖 通過高斯濾波后的圖像 高斯濾波對隨機(jī)噪聲和高斯噪聲（尤其是服從正態(tài)分布的噪聲）的去除效果都比較好，但是對于椒鹽噪聲的去除就欠佳，把噪聲的幅度減小的同時(shí)也把噪聲點(diǎn)變大了。也可以 拍攝視頻，選取合適圖像進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而 Canny 算子邊緣檢測算法則是既能濾去噪聲又保持邊緣特性的邊緣檢測的一階微分算法中的最佳選擇方法。 Canny 邊緣檢測算法： step1:用高斯濾波器平滑圖象； step2:用一階偏導(dǎo)的有限差分來計(jì)算梯度的幅值和方向； step3:對梯度幅值進(jìn)行非極大值抑制； step4:用雙閾值算法檢測和連接邊緣。? (210) 邊緣響應(yīng)次數(shù)最少：要保證只有一個(gè)像素響應(yīng)，檢測算子的脈沖響應(yīng)導(dǎo)數(shù)的零交叉點(diǎn)平均距離 D(f)滿足式： 21239。 LoG 算子的輸出 ),( yxh 是通過 式 (26)卷積運(yùn)算得到的 ： )],(*),([),( 2 yxfyxgyxh ?? (26) 又根據(jù)卷積求導(dǎo)法可得 式 (27)： ),(*)],([),( 2 yxfyxgyxh ?? (27) 其中： 22224 2222 2),( ?? ?yxeyxyxg ?????????? ???? (28) ? 是方差， x ， y 分別是圖像的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。如果某一應(yīng)用場合要求確定邊緣位置，則邊緣的位置可在子像素分辨率上來估計(jì)，邊緣的方位也可以被估計(jì)出來。需要指出的是大多數(shù)濾波器在降低噪聲的同時(shí)也導(dǎo)致了邊緣強(qiáng)度的損失。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 5 第二，要知道特性變化總是發(fā)生在一定的空間范圍內(nèi)，不能期望用一種檢測算子就能最佳檢測出發(fā)生在圖像上的所有特性變化。邊緣是一個(gè)區(qū)域的結(jié)束 ,也是另一個(gè)區(qū)域的開始 ,利用該特征可以分割圖像。 基礎(chǔ)部分中，第一章是緒論， 緒論部分主要介紹研究背景、研究目的和意義以及研究現(xiàn)狀。這過程檢測對象的輪廓和邊界對象和背景之間的圖像。 關(guān)鍵詞： Canny 算子；邊緣檢測；兩幀差分；運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提取 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 III Abstract In the applications of intelligent video surveillance and motion analysis ,a basic but crucial task in real time from video sequences is to detect and extract the moving targets, so that to detect and track the moving target . The current edge detection technique is widely used, and is developing very rapidly. It is an important content of image processing, in areas such of pattern recognition, image understanding, artificial intelligence and other areas plays an important role. Edge detection of the moving object extraction is studied in this paper. The extraction of moving targets are divided into, image acquisition, image gradation, image filtering, image edge detection . This article first introduced the image procession and edge detection with some basic content, and then through theoretical analysis from Roberts operator, Sobel operator, LoG operator, Canny operator four typical edge detection algorithm to selects the best algorithm Canny algorithm. Through Matlab simulation of the operater function algorithm implementation , the goal of edge detection and moving object extraction has been achieved. Keywords:Canny operator。當(dāng)前邊緣檢測技術(shù)應(yīng)用廣泛、發(fā)展非常迅速。圖像邊緣檢測處理作為一門學(xué)科已經(jīng)被美國數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)列為應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)研究分支。 當(dāng)前邊緣檢測技術(shù)應(yīng)用廣泛、發(fā)展非常迅速。 圖像的邊緣是指圖像局部區(qū)域亮度變化顯著的部分。 邊緣檢測是先利用邊緣增強(qiáng)算子，突出圖像中的局部邊緣，然后定義像素的“邊緣強(qiáng)度”，通過設(shè)置閾值的方法提取邊緣點(diǎn)集。但一般認(rèn)為邊緣提取是要保留圖像的灰度變化劇烈的區(qū)域，這從數(shù)學(xué)上，最直觀的方法就是微 分 (對于數(shù)字圖像來說就是差分 )，在信號(hào)處理的角度來看，也可以說是用高通濾波器，即保留高頻信號(hào)。在圖像中有許多點(diǎn)的梯度幅值比較大，而這些點(diǎn)在特定的應(yīng)用領(lǐng)域中并不都是邊緣，所以應(yīng)該用某種方法來確定哪些點(diǎn)是邊緣點(diǎn)。一般來說，距離越大，產(chǎn)生的影響越小。 Canny 算子檢測邊緣的實(shí)質(zhì)是求信號(hào)函數(shù)的極大值問題來判定圖像邊緣像素點(diǎn)。 Canny 邊緣檢測基本原理 ： 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 12 (1)具有既能濾去噪聲又保持邊緣特性的邊緣檢測最優(yōu)濾波器，其采用一階微分濾波器。也可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)運(yùn)算增強(qiáng)和空域?yàn)V波增強(qiáng)、頻域增強(qiáng)（低通濾波器、高通濾波器、帶通、帶阻濾波和同態(tài)濾波等）、彩色圖像（空間濾波、平滑、銳化、邊緣檢測、分割）和偽彩色處理、圖像壓縮、與編碼基礎(chǔ)、無損壓 縮技術(shù)、有損壓縮技術(shù)、圖像分割技術(shù)、小波圖像處理、形態(tài)學(xué)圖像處理等。根據(jù)對信噪比與定位乘積進(jìn)行測度，得到最優(yōu)化逼近算子。對快速運(yùn)動(dòng)的物體，需要選擇較小的時(shí)間間隔，如蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 17 果選擇不合適，當(dāng)物體在前后兩幀中沒有重疊時(shí)，會(huì)被檢測為兩個(gè)分開的物體：而對慢速運(yùn)動(dòng)的物體，應(yīng)該選擇較大的時(shí)間差，如果時(shí)間選擇不適當(dāng)，當(dāng)物體在前后兩幀中幾乎完全重疊時(shí)，則檢測不到物體 [21]。prewit’）、 BW4=edge(I,39。 (4)Canny 算子具有方向性（并不只是簡單的進(jìn)行梯度運(yùn)算來決定像素是否為邊緣點(diǎn)，在決定一個(gè)像素是否為當(dāng)前邊緣點(diǎn)時(shí)，需要根據(jù)當(dāng)前像素及前面處理過的像素來進(jìn)行判斷。 Canny 算子具有方向性（并不只是簡單的進(jìn)行梯度運(yùn)算來決定像素是否為邊緣點(diǎn)，在決定一個(gè)像素是否為當(dāng)前邊緣點(diǎn)時(shí)，需要根據(jù)當(dāng)前像素及前面處理過的像素來進(jìn)行判斷 [30]。E:\畢業(yè)設(shè)計(jì) \幀圖像 \系統(tǒng) \39。E:\畢業(yè)設(shè)計(jì) \幀圖像 \系統(tǒng) \前景 .jpg39。 %%%高斯濾波 %%% for x=2:1:rowhigh1 for y=2:1:colhigh1 mod=[f(x1,y1) f(x1,y) f(x1,y+1)。E:\畢業(yè)設(shè)計(jì) \幀圖像 \系統(tǒng) \前景 .jpg39。 %edge 調(diào)用 Canny 為檢測算子判別閾值為 figure,imshow(BW2)。閾值為 的 Canny 算子邊緣檢測圖像 39。log39。 title(39。 title(39。 title(39。 BW6=edge(I,39。)。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 27 title( 39。,) 。 Canny 算子邊緣檢測 I=imread(39。 f = imread(39。)。這就是邊緣檢測的“兩難”問題。② 高定位精度 ,即精確地把邊緣點(diǎn)定位在灰度變化最大的像素上 。 由于 圖像的平滑會(huì)引起邊緣的模糊。canny39。也可以拍攝視頻，選取合適圖像進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 (1)檢測標(biāo)準(zhǔn)。 Matlab 是一個(gè)交互式的系統(tǒng)其基本運(yùn)算單元是不需要制定維數(shù) 的矩陣，并按照 IEEE 數(shù)值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。 ???????? ??????wwww