图像处理——Edge Boxes边缘检测

EdgeBoxes是一种基于图像边缘的目标检测算法,优于传统Canny算法,通过边缘分割实现更精准的目标边界提取。该文介绍了EdgeBoxes的检测代码及运行效果,展示了其在复杂图像中提取清晰边缘的能力。

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

前言

传统的边缘检测对一些内容,色彩比较丰富的图像,提取出来的边缘并不理想,ECCV2014来自于微软研究院的Piotr等人的《Edge Boxes: Locating Object Proposals from Edges》这个文章,采用的是纯图像的方法实现了目标检测的算法,也是基于物体的边缘分割。这个算法对边缘的提取要好过传统的canny算法。如果想要深入了解可以看大神的论文

Edge Boxes

1.检测代码

void edgebox(Mat &src,Mat &dst, modelInit &model, paraClass &o)
{
	Mat I = src.clone();
	assert(I.rows != 0 && I.cols != 0);

	clock_t begin = clock();
	model.opts.nms = 1;
	Mat I_resize;
	float shrink = 4;
	resize(I, I_resize, Size(), 1 / shrink, 1 / shrink);
	tuple<Mat, Mat, Mat, Mat> detect = edgesDetect(I_resize, model, 4);
	Mat E, O, unuse1, unuse2;
	tie(E, O, unuse1, unuse2) = detect;
	E = edgesNms(E, O, 2, 0, 1, model.opts.nThreads);
	Mat bbs;
	cout << 1 << endl;
	bbs = edgebox_main(E, O, o) * shrink;
	cout << "time:" << ((double)clock() - begin) / CLOCKS_PER_SEC << "s" << endl;

	I.copyTo(dst);


	//for top10 box scores

	for (int i = 0; i < model.opts.showboxnum; i++) {

		//draw the bbox
		Point2f p1(bbs.at<float>(i, 0), bbs.at<float>(i, 1));
		Point2f p2(bbs.at<float>(i, 0) + bbs.at<float>(i, 2), bbs.at<float>(i, 1) + bbs.at<float>(i, 3));
		Point2f p3(bbs.at<float>(i, 0), bbs.at<float>(i, 1) + bbs.at<float>(i, 3));
		Point2f p4(bbs.at<float>(i, 0) + bbs.at<float>(i, 2), bbs.at<float>(i, 1));


		int tlx = (int)bbs.at<float>(i, 0);
		int tly = (int)bbs.at<float>(i, 1);
		//brx may be bigger than I.cols-1
		//bry may be bigger than I.rows-1
		int brx = std::min((int)(bbs.at<float>(i, 0) + bbs.at<float>(i, 2)), I.cols - 1);
		int bry = std::min((int)(bbs.at<float>(i, 1) + bbs.at<float>(i, 3)), I.rows - 1);

		Mat box;
		box = I.colRange(tlx, brx).rowRange(tly, bry);

		rectangle(dst, p1, p2, Scalar(0, 255, 0), 1);
		Point2f ptext(bbs.at<float>(i, 0), bbs.at<float>(i, 1) - 3);
		putText(dst, to_string(bbs.at<float>(i, 4)), ptext, FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, Scalar(0, 255, 0), 1);

	}
}

void  edgeDetection(Mat &src, Mat &dst, modelInit &model, paraClass &o)
{
	Mat I = src.clone();
	
	assert(I.rows != 0 && I.cols != 0);

	///clock_t begin = clock();
	model.opts.nms = 1;
	Mat I_resize;
	float shrink = 4;
	
	tuple<Mat, Mat, Mat, Mat> detect = edgesDetect(I, model, 4);
	Mat E, O, unuse1, unuse2;
	tie(E, O, unuse1, unuse2) = detect;
	E = edgesNms(E, O, 2, 0, 1, model.opts.nThreads);
	Mat bbs;
	bbs = edgebox_main(E, O, o) * shrink;

	double E_min, E_max;
	cv::minMaxLoc(E, &E_min, &E_max);
	dst = (E - E_min) / (E_max - E_min) * 255;
	dst.convertTo(dst, CV_8U);
}

2.运行效果
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

### 多尺度处理的概念 多尺度处理是指在同一分析过程中考虑不同分辨率或比例尺下的数据特征。这种方法能够捕捉到图像中从全局到局部的不同层次的信息,从而提高算法的鲁棒性和准确性[^1]。 在图像处理领域,多尺度变换可以用于边缘检测、纹理描述以及目标识别等多个方面。例如,在Canny边缘检测器中引入高斯滤波器来平滑噪声并减少伪轮廓;而在SIFT特征提取方法里,则构建了尺度空间极值点作为稳定的兴趣点位置[^2]。 对于计算机视觉而言,多尺度策略同样重要。卷积神经网络(CNNs)通常会采用金字塔结构或者空洞卷积技术来进行有效的上下文建模和语义分割任务。此外,一些先进的对象探测框架如Faster R-CNN也集成了区域建议机制以适应各种大小的目标实例[^3]。 ### 应用案例 #### 边缘检测 为了更好地理解这一过程,下面给出一段Python代码片段展示如何使用OpenCV库实现基于高斯差分(DOG)算子的多尺度边缘增强: ```python import cv2 import numpy as np def multi_scale_edge_detection(image_path): img = cv2.imread(image_path, 0) # 创建多个尺度的空间 octaves = [] ksize = (5, 5) for i in range(4): blurred_img = cv2.GaussianBlur(img, ksize=ksize, sigmaX=1.6 ** i) octaves.append(blurred_img) dog_octave = [] for j in range(len(octaves)-1): diff_of_gaussians = cv2.absdiff(octaves[j],octaves[j+1]) _, thresh_img=cv2.threshold(diff_of_gaussians ,70,255,cv2.THRESH_BINARY) dog_octave.append(thresh_img ) final_edges=np.max(dog_octave,axis=0).astype(np.uint8) return final_edges ``` 这段程序展示了怎样创建一系列经过不同程度模糊后的图片副本,并计算相邻两层之间的差异得到DOG响应图谱。最终取所有尺度下最强反应形成综合边沿映射结果。 #### 物体检测 另一个典型例子是在物体检测中的应用——Fast/Faster R-CNN模型采用了类似的思路。该架构不仅限于单一层级的感受野范围,而是通过锚框(anchor boxes)设计覆盖多种尺寸的对象候选区,进而提高了小物件检出率的同时保持较大实体的良好定位精度。
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