sobel和canny边缘检测算子

本文深入探讨了Sobel和Canny两种边缘检测算子的工作原理和实现步骤。Sobel算子通过高斯平滑和差分求导寻找图像边缘,而Canny算子则引入非极大值抑制和双阈值检测,提供更精确的边缘检测结果。文章提供了两种算子的OpenCV和Python代码实现,并对比了它们在实际应用中的优缺点。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

sobel算子

sobel算子是一种离散微分算子,它通过计算图像亮度值变化的近似梯度,从而识别出图像边缘,近似一阶差分。

步骤

1.高斯平滑;
2.微分求导。

具体过程

1.高斯模糊平滑目的是为了去噪,防止把噪点也检测为边缘。
2.对原图分别进行水平方向和垂直方向的卷积(x和y两个方向求导),来计算某个像素的梯度变化幅值和方向。
3.给定一个阈值就可以得到sobel算子计算出的图像边缘。
在这里插入图片描述

代码实现

cv2.Sobel(image,cv2.CV_64F,1,0,ksize=3)

2参数表示图像的深度;3,4参数表示dx和dy方向求导的阶数,0表示这个方向上没有求导,一般为0、1、2;5参数表示内核大小,即Sobel算子的矩阵大小,值必须是1、3、5、7,默认为3。

#进行权重融合
dst=cv2.addWeighted(absX,0.5,absY,0.5,0)

canny算子

步骤

1.高斯平滑;
2.计算梯度幅度和方向(sobel);

3.根据梯度方向对幅值进行非极大值抑制;
非极大值抑制:保留局部梯度最大的点,就是可能的边缘点。在梯度方向上差值求亚像素来进行比较。

4.用双阈值算法检测和连接边缘。
使用滞后阈值:如果某一像素位置的梯度幅值超过高阈值, 该像素被保留为边缘像素;如果某一像素位置的幅值小于低阈值, 该像素被舍弃;如果某一像素位置的幅值在两个阈值之间,该像素仅仅在连接到一个高于高阈值的像素时被保留

opencv代码实现

img = cv2.GaussianBlur(gray,(3,3),0)
canny = cv2.Canny(img, 50, 150)

python代码实现

# 1.灰度化
np.dot(img[..., :3], [0.299, 0.587, 0.114])

# 2.高斯滤波
def gaussian(img, kernel=5, sigma=1.5):
    filter = np.zeros([kernel, kernel])
    pad = kernel//2
    for i in range(-pad, -pad + kernel):
        for j in range(-pad, -pad + kernel):
            filter[i,j] = np.exp( - (i ** 2 + j ** 2) / (2 * sigma * sigma))/(2 * np.pi * sigma * sigma)
    filter/=filter.sum()

    #与图像卷积
    h, w = img.shape
    new_img = np.zeros([h, w])
    img = np.pad(img, (pad,pad), 'constant')
    # new_img[pad: pad + h, pad: pad + w] = img.copy()
    for i in range(h):
        for j in range(w):
            new_img[i, j] = np.sum(img[i:i + kernel, j:j + kernel] * filter)
    return new_img

#3.计算梯度幅值和方向
def grad(img):
    h, w = img.shape
    fx = np.zeros([h-1, w-1])
    fy = np.zeros([h-1, w-1])
    edge = np.zeros([h-1, w-1])
    for i in range(h - 1):
        for j in range(w - 1):
            fx[i, j] = img[i, j + 1] - img[i, j]
            fy[i, j] = img[i + 1, j] - img[i, j]
            edge[i, j] = np.sqrt(np.square(fx[i, j]) + np.square(fy[i, j]))
    return fx, fy, edge

#4.非极大值抑制(利用差值求亚像素来比较)
def nms(fx, fy, img):
    h,w = img.shape
    #图像边缘为不可能的分界点
    for i in range(1, h-1):
        for j in range(1, w-1):
            if img[i,j] == 0:
                img[i,j] = 0
            else:
                gx = fx[i,j]
                gy = fy[i,j]
                dTemp = img[i,j]
                #如果方向导数y分量比x分量大,说明导数方向趋向于y分量
                if np.abs(gy)>np.abs(gx):
                    weight = np.abs(gx)/np.abs(gy)
                    g2 = img[i - 1, j]   #上一行
                    g4 = img[i + 1, j]   #下一行
                    #如果x,y两个方向导数的符号相同
                    #g1 g2
                    #   C
                    #   g4 g3
                    if gx*gy>0:
                        g1 = img[i - 1, j - 1]
                        g3 = img[i + 1, j + 1]
                    #   g2 g1
                    #   C
                    #g3 g4
                    else:
                        g1 = img[i - 1, j + 1]
                        g3 = img[i + 1, j - 1]
                # 如果方向导数x分量比y分量大,说明导数方向趋向于x分量
                else:
                    weight = np.abs(gy) / np.abs(gx)
                    g2 = img[i, j - 1]  #前一列
                    g4 = img[i, j + 1]  #后一列
                    # 如果x,y两个方向导数的符号相同
                    # g1
                    # g2 C g4
                    #      g3
                    if gx * gy > 0:
                        g1 = img[i - 1, j - 1]
                        g3 = img[i + 1, j + 1]
                    #      g3
                    # g2 C g4
                    # g1
                    else:
                        g1 = img[i - 1, j + 1]
                        g3 = img[i + 1, j - 1]
                dTemp1 = weight * g1 + (1 - weight) * g2
                dTemp2 = weight * g3 + (1 - weight) * g4
                if dTemp >= dTemp1 and dTemp >= dTemp2:
                    img[i, j] = dTemp
                else:
                    img[i, j] = 0
    return img

#5.滞后阈值处理
LT = 0.2 * np.max(img)
HT = 0.3 * np.max(img)
h,w = img.shape
nn = np.array(((1., 1., 1.), (1., 0., 1.), (1., 1., 1.)), dtype=np.float32)
for i in range(1, h - 2):
    for j in range(1, w - 2):
        if (img[i, j] < LT):
            img[i, j] = 0
        elif (img[i, j] > HT):
            img[i, j] = 255
        # 把大于LT ,小于HT的点使用8连通区域确定
        elif np.max(img[i - 1:i + 2, j - 1:j + 2] * nn) >= HT:
            img[i, j] = 255
        else:
            img[i, j] = 0

sobel算子和canny算子比较

Canny边缘检测算子最为经典,效果最佳,边缘较细,更加准确;
Sobel边缘检测算子计算量小,并没有将图像的主体与背景严格地区分开来。

效果图对比:

在这里插入图片描述

### 关于面包板电源模块 MB102 的 USB 供电规格及兼容性 #### 1. **MB102 基本功能** 面包板电源模块 MB102 是一种常见的实验工具,主要用于为基于面包板的小型电子项目提供稳定的电压输出。它通常具有两路独立的稳压输出:一路为 5V 另一路可调电压(一般范围为 3V 至 12V)。这种设计使得它可以满足多种芯片传感器的不同工作电压需求。 #### 2. **USB 供电方式** MB102 支持通过 USB 接口供电,输入电压通常是标准的 5V DC[^1]。由于其内部集成了 LM7805 稳压器以及可调节电位器控制的直流-直流变换电路,因此即使输入来自电脑或其他低功率 USB 设备,也能稳定地向负载供应电力。不过需要注意的是,如果项目的功耗较高,则可能超出某些 USB 端口的最大电流能力(一般是 500mA),从而引起不稳定现象或者保护机制启动断开连接的情况发生。 #### 3. **兼容性分析** 该型号广泛适用于各种微控制器单元 (MCU),特别是那些像 Wemos D1 R32 这样可以通过杜邦线轻松接入并共享相同逻辑级别的系统[^2]。另外,在提到 Arduino Uno 板时也表明了良好的互操作性,因为两者均采用相似的标准接口定义与电气特性参数设置[^4]: - 对于需要 3.3V 工作环境下的组件来说,只需调整好对应跳线帽位置即可实现精准匹配; - 当涉及到更多外围扩展应用场合下,例如带有多重模拟信号采集任务的情形里,利用 MB102 提供干净无干扰的基础能源供给就显得尤为重要了[^3]。 综上所述,对于打算构建以单片机为核心的原型验证平台而言,选用具备良好声誉记录且易于获取配件支持服务链路上下游资源丰富的品牌产品——如这里讨论过的这款特定类型的配电装置不失为明智之举之一。 ```python # 示例 Python 代码展示如何检测硬件状态 import machine pin = machine.Pin(2, machine.Pin.IN) if pin.value() == 1: print("Power supply is stable.") else: print("Check your connections and power source.") ```
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值