亚像素边缘检测评述

1 引言

        数字图像的边缘检测是图像分割、目标识别、区域形状提取等图像处理领域的重要基础。在进行图像理解和分析时，第一步往往是边缘检测。目前边缘检测已经成为机器视觉领域最活跃的课题之一，其研究具有非常重要的理论意义和实际应用价值。传统的边缘检测方法的检测精度最高只能达到一个像素级，但是，随着科学技术的飞速发展，工业检测等应用对精确度的要求不断提高，传统的像素级边缘检测方法已经不能满足实际测量的需要，本文重点介绍的亚像素边缘检测能将检测精度提高到亚像素级别。

2 主题

2.1 亚像素定位原理

        亚像素是将像素这个基本单位再进行细分，它是比像素还小的单位，从而提高了图像分辨率。通常情况下，亚像素边缘点存在于图像中逐渐发生过度变化的区域，我们可以利用多项式拟合等多种方法获得边缘点的亚像素位置。亚像素定位可以理解为在摄像系统硬件条件不变的情况下，用软件算法来提高边缘检测精度的方法，或者说是一种可以使分辨率小于一个像素的图像处理技术。

        亚像素定位技术的应用具有一定的前提条件：1、被检测目标不是由孤立的、单个的像素点组成，而是由多个像素点组成，且这些像素点应具有一定的分布特性，如灰度分布、几何形状分布特性等；2、一般情况下，不同的目标都具有各自的特征，主要包括基于目标的灰度分布特征、几何形状特征、几何与灰度耦合特征等，能够分析并利用已知的目标特征，通过对被检测目标图像的分析、识别，最后确定出目标的准确位置。在此分析定位的过程中，采用浮点运算对目标图像进行定位，得到的目标定位精度高于整像素级的定位精度。这种利用目标特性从图像中分析，计算出最符合此特征的目标位置的方法称为图像目标亚像素定位技术。