基于Zernike矩的亚像素边缘检测算法.pdf

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1、万方数据SOFTWAREDEVELOPMENTANDDESIGN软件开发与设计基于Zernike矩的亚像素边缘检测算法程远航(贵州大学明德学院，贵阳550004)摘要：随着对图像处理精度要求的不断提高，传统的图像边缘检测算法已经不能完全满足要求，利用Zemike正交矩来检测亚像素边缘的方法能精确定位边缘，而且对噪声不敏感。在实验中取得了良好的效果。关键词：Zernike矩；边缘检测；图像识别．SubpixelEdgeDetectionAlgorithmsBasedontheZernikeMomentsCHENGY岫nban只(Guizhouun

2、iversitythecollegeofmingde，Guiyang550004)abstract：Astotheaccuracyrequirementoftheimageprocessing,thetraditionalalgorithmsofimageedgedetectionhasnotfullymeettherequirements．Themethodthatusingzernikemomentstodetect占dgecanprecisionpositionedge，anditisnotsensitivetonoise．Thenith

3、asalsomadegoodintheexperiment．Keywords：Zernjkemoments；Edgedetection；linagerecognitionl引言边缘是图像的一个基本特征，对边缘的检测是图像处理技术中非常重要的问题。图像边缘检测是指检测出图像中不连续部分的特征，根据闭合的边缘确定区域，检测出边缘的图像就可以进行特征提取和分析。在现有的边缘检测算法中，通常选用一阶和二阶导数来检测边界，利用求导方法检测到灰度值的不连续效果。其中。有人提出了一种最佳边缘检测算子，并在实践中取得了良好的效果。随着科学技术的发展，集成制造、

4、摄影测量、工业检测等应用对精度的不断提高，亚像素边缘检测与定位问题也受到了广泛关注，Ghosal和Mehrotal首次提出了利用Zernike正交矩来检测亚像素边缘。由于矩是基于积分运算的，所以矩不仅能够精确定位边缘，而且具有对噪声不敏感的稳定特征。2二阶边缘检测算子及Canny边缘检测算法一阶导数的边缘检测器原理非常简单，如果所求的一阶导数高于某一阈值，则可以确定该点为边缘。然而，这样做可能会导致检测到的边缘点太多。有种更好的方法就是求梯度局部最大值对应的点，并认定它们是边缘点。通过去除一阶导数中的非局部最大值，可以检测出更精确的边缘。一阶导

5、数的局部最大值对应着二阶导数的零交叉点。这样，通过找图像强度的二阶导数的零交叉点就能找到更精确的边缘点。传统的边缘检测算子如Roberts、Sobel、Prewitt、Kitsch和Laplacian等算子都是局域窗13梯度算子．由于它们对噪声敏感．所以在处理实际图像中效果并不理想。Canny算子用于寻找图像的局部极大值。一个阈值的判断往往是不够的，由于噪声影响，边缘信号的响应只有差不多一半是大于这个阈值的．往往造成了斑纹现象，这就是说边缘是断的。如果把这个闭值降低，往往发现一些错误的“边缘”。为了解决这个问题，Canny提出了双阈值方法．Ca

6、nny算子是目前边缘检测来说用的最为广泛的一种算法，但是它有以下缺陷：(1)对噪声过于敏感．容易检测出假边缘和丢失～些真本文收稿13期：2009—2—28实边缘的细节部分，实验效果不好。(2)Canny算法的高、低门限修补不连续轮廓的思想，对整幅图像使用固定的高、低阈值进行分割，无法顾及图像中的局部特征信息，一方面无法消除局部噪声干扰，另一方面会丢失灰度值变化缓慢的局部边缘，导致目标物体的轮廓边缘不连续，使分割效果受到影响。(3)Canny算法对边缘定位的精确度在像素级，不适用于检测对精度要求很高的对象。3Zernike矩亚像素边缘检测原理3．

7、1Zernike矩【Il矩是一个能很好地描述模式特征的量：，在模式识别中有较广泛的应用。Teh，C．一H．和Chin，R．T．评价了各种小同类型的图像矩，发现Zemike矩具有最好的综合性能。函数f(x，Y)的n阶Zernike矩定义为：厶=掣『I：础．似，J，)‘矿一(训)蚴(1)式中，·号表示卷积；‰(J，y)=矿一(p，矽)=R，(p沁一胛是积分核函数；矿。表示与‰共轭。』乙(p)是Zernike正交多项式：Jzw—t，，，：=‘”芸72：；{：{!ji：：：：1i：：i；{!{氛，)4—2’。2，式中，甩≥0，行一Imlmv负偶数。对于

8、一幅数字图像。NxN大小的数字离散化二维图像f(x，y)的积分用求和形式代替，其Zernike矩定义为：‰=茄姜善似杪一(x,y)(3)Zernike