【问题标题】:Very Simple Edge Detection非常简单的边缘检测
【发布时间】:2016-02-22 07:40:14
【问题描述】:

我有一个简单的高对比度黑白视频图像,我需要在其上找到垂直边缘的 X 值和水平边缘的 Y 值。我还需要知道边缘的方向(白色->黑色或黑色->白色)。

会有:

  1. 零或一个水平边缘
  2. 零或一个垂直边缘。
  3. 边缘完全笔直。
  4. 边缘将由从黑色到白色或从白色到黑色的锐利(ish)过渡来定义。

我一直在阅读有关边缘检测算法的文章,但对它了解甚少,但我确实了解它们都比我的要求复杂得多。它们都旨在从复杂图像中生成简单边缘的图像。我的要求(我的图像)要简单得多,我只需要 X 和 Y 值为零到两条边。

如果我在图表上绘制一行像素(X=像素索引,Y=像素强度),我会得到一条线、一个上升斜率和另一条线。斜坡的中心点就是我需要的。但线条并不完美。它们很吵,可能会有小凸起或凹陷,或者如果看不到边缘,它可能(大部分)平坦。

那么有没有一种简单的算法来平滑该图并产生“斜坡”的方向和中心点?

【问题讨论】:

  • 如果您向我们展示一些示例图像并说明您打算使用什么操作系统和工具,这将很有帮助......

标签: image-processing edge-detection


【解决方案1】:

我会直接从命令行使用 ImageMagick 来解决这个问题 - 它安装在大多数 Linux 发行版上,也可用于 OSX 和 Windows。

所以,首先,我会使用灰度并标准化对比度,这样您就不太容易受到曝光或照明变化的影响。然后我将阈值设置为 50%,以便所有像素都被强制为黑色或白色。

convert line.png -colorspace gray -normalize -threshold 50% result.png

然后我会运行一个又高又薄的中值滤波器(比如 100 像素高和 1 像素宽)以在垂直方向上平滑图像(这样我就可以找到水平边缘)。

convert line.png -colorspace gray -normalize -threshold 50% -virtual-pixel mirror -statistic median 1x100 result.png

然后我会将图像的大小调整为 1 像素宽和 100 像素高以减少输出量,因为我会说在图像高度的 1% 内找到边缘是你所希望的那样嘈杂的图像。

convert line.png -colorspace gray -normalize -threshold 50% -virtual-pixel mirror -statistic median 1x100 -resize 1x100! txt:

# ImageMagick pixel enumeration: 1,100,255,srgb
0,0: (32496,32496,32496)  #7E7E7E  srgb(126,126,126)
0,1: (32969,32969,32969)  #808080  srgb(128,128,128)
0,2: (33498,33498,33498)  #828282  srgb(130,130,130)
0,3: (32632,32632,32632)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,4: (32708,32708,32708)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,5: (32787,32787,32787)  #808080  srgb(128,128,128)
0,6: (32615,32615,32615)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,7: (33186,33186,33186)  #818181  srgb(129,129,129)
0,8: (33786,33786,33786)  #838383  srgb(131,131,131)
0,9: (33610,33610,33610)  #838383  srgb(131,131,131)
0,10: (32577,32577,32577)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,11: (33159,33159,33159)  #818181  srgb(129,129,129)
0,12: (33578,33578,33578)  #838383  srgb(131,131,131)
0,13: (33276,33276,33276)  #818181  srgb(129,129,129)
0,14: (33259,33259,33259)  #818181  srgb(129,129,129)
0,15: (32620,32620,32620)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,16: (32624,32624,32624)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,17: (33131,33131,33131)  #818181  srgb(129,129,129)
0,18: (33278,33278,33278)  #818181  srgb(129,129,129)
0,19: (32680,32680,32680)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,20: (33136,33136,33136)  #818181  srgb(129,129,129)
0,21: (32707,32707,32707)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,22: (33051,33051,33051)  #818181  srgb(129,129,129)
0,23: (33794,33794,33794)  #838383  srgb(131,131,131)
0,24: (33704,33704,33704)  #838383  srgb(131,131,131)
0,25: (33028,33028,33028)  #818181  srgb(129,129,129)
0,26: (33605,33605,33605)  #838383  srgb(131,131,131)
0,27: (33785,33785,33785)  #838383  srgb(131,131,131)
0,28: (33290,33290,33290)  #828282  srgb(130,130,130)
0,29: (33079,33079,33079)  #818181  srgb(129,129,129)
0,30: (33430,33430,33430)  #828282  srgb(130,130,130)
0,31: (33246,33246,33246)  #818181  srgb(129,129,129)
0,32: (33102,33102,33102)  #818181  srgb(129,129,129)
0,33: (33248,33248,33248)  #818181  srgb(129,129,129)
0,34: (33823,33823,33823)  #848484  srgb(132,132,132)
0,35: (33678,33678,33678)  #838383  srgb(131,131,131)
0,36: (33497,33497,33497)  #828282  srgb(130,130,130)
0,37: (33960,33960,33960)  #848484  srgb(132,132,132)
0,38: (33520,33520,33520)  #828282  srgb(130,130,130)
0,39: (33235,33235,33235)  #818181  srgb(129,129,129)
0,40: (32655,32655,32655)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,41: (32825,32825,32825)  #808080  srgb(128,128,128)
0,42: (32847,32847,32847)  #808080  srgb(128,128,128)
0,43: (33214,33214,33214)  #818181  srgb(129,129,129)
0,44: (32966,32966,32966)  #808080  srgb(128,128,128)
0,45: (33262,33262,33262)  #818181  srgb(129,129,129)
0,46: (33178,33178,33178)  #818181  srgb(129,129,129)
0,47: (32501,32501,32501)  #7E7E7E  srgb(126,126,126)
0,48: (32499,32499,32499)  #7E7E7E  srgb(126,126,126)
0,49: (31982,31982,31982)  #7C7C7C  srgb(124,124,124)
0,50: (32564,32564,32564)  #7F7F7F  srgb(127,127,127)
0,51: (32336,32336,32336)  #7E7E7E  srgb(126,126,126)
0,52: (30311,30311,30311)  #767676  srgb(118,118,118)
0,53: (27119,27119,27119)  #6A6A6A  srgb(106,106,106)
0,54: (13002,13002,13002)  #333333  srgb(51,51,51)
0,55: (1855,1855,1855)  #070707  srgb(7,7,7)
0,56: (187,187,187)  #010101  srgb(1,1,1)           <--- This is your edge at 56% of the image height down from the top
0,57: (72,72,72)  #000000  srgb(0,0,0)
0,58: (0,0,0)  #000000  black
0,59: (0,0,0)  #000000  black
0,60: (0,0,0)  #000000  black
0,61: (0,0,0)  #000000  black
0,62: (0,0,0)  #000000  black
0,63: (0,0,0)  #000000  black
0,64: (0,0,0)  #000000  black
0,65: (0,0,0)  #000000  black
0,66: (0,0,0)  #000000  black
0,67: (0,0,0)  #000000  black
0,68: (0,0,0)  #000000  black
0,69: (0,0,0)  #000000  black
0,70: (0,0,0)  #000000  black
0,71: (0,0,0)  #000000  black
0,72: (0,0,0)  #000000  black
0,73: (0,0,0)  #000000  black
0,74: (0,0,0)  #000000  black
0,75: (0,0,0)  #000000  black
0,76: (0,0,0)  #000000  black
0,77: (0,0,0)  #000000  black
0,78: (0,0,0)  #000000  black
0,79: (0,0,0)  #000000  black
0,80: (0,0,0)  #000000  black
0,81: (0,0,0)  #000000  black
0,82: (0,0,0)  #000000  black
0,83: (0,0,0)  #000000  black
0,84: (0,0,0)  #000000  black
0,85: (0,0,0)  #000000  black
0,86: (0,0,0)  #000000  black
0,87: (0,0,0)  #000000  black
0,88: (0,0,0)  #000000  black
0,89: (0,0,0)  #000000  black
0,90: (0,0,0)  #000000  black
0,91: (0,0,0)  #000000  black
0,92: (0,0,0)  #000000  black
0,93: (0,0,0)  #000000  black
0,94: (0,0,0)  #000000  black
0,95: (0,0,0)  #000000  black
0,96: (0,0,0)  #000000  black
0,97: (0,0,0)  #000000  black
0,98: (0,0,0)  #000000  black
0,99: (0,0,0)  #000000  black

垂直边缘也是如此...

convert line.png -colorspace gray -normalize -threshold 50% -virtual-pixel mirror -statistic median 100x1 -resize 100x1! txt:

# ImageMagick pixel enumeration: 100,1,255,srgb
0,0: (0,0,0)  #000000  black
1,0: (0,0,0)  #000000  black
2,0: (0,0,0)  #000000  black
3,0: (0,0,0)  #000000  black
4,0: (0,0,0)  #000000  black
5,0: (0,0,0)  #000000  black
6,0: (0,0,0)  #000000  black
7,0: (0,0,0)  #000000  black
8,0: (0,0,0)  #000000  black
9,0: (0,0,0)  #000000  black
10,0: (0,0,0)  #000000  black
11,0: (0,0,0)  #000000  black
12,0: (0,0,0)  #000000  black
13,0: (0,0,0)  #000000  black
14,0: (0,0,0)  #000000  black
15,0: (0,0,0)  #000000  black
16,0: (0,0,0)  #000000  black
17,0: (0,0,0)  #000000  black
18,0: (0,0,0)  #000000  black
19,0: (0,0,0)  #000000  black
20,0: (0,0,0)  #000000  black
21,0: (0,0,0)  #000000  black
22,0: (0,0,0)  #000000  black
23,0: (0,0,0)  #000000  black
24,0: (0,0,0)  #000000  black
25,0: (0,0,0)  #000000  black
26,0: (0,0,0)  #000000  black
27,0: (0,0,0)  #000000  black
28,0: (0,0,0)  #000000  black
29,0: (0,0,0)  #000000  black
30,0: (0,0,0)  #000000  black
31,0: (0,0,0)  #000000  black
32,0: (0,0,0)  #000000  black
33,0: (0,0,0)  #000000  black
34,0: (0,0,0)  #000000  black
35,0: (0,0,0)  #000000  black
36,0: (0,0,0)  #000000  black
37,0: (0,0,0)  #000000  black
38,0: (0,0,0)  #000000  black
39,0: (0,0,0)  #000000  black
40,0: (0,0,0)  #000000  black
41,0: (0,0,0)  #000000  black
42,0: (0,0,0)  #000000  black
43,0: (0,0,0)  #000000  black
44,0: (0,0,0)  #000000  black
45,0: (7,7,7)  #000000  srgb(0,0,0)
46,0: (87,87,87)  #000000  srgb(0,0,0)
47,0: (342,342,342)  #010101  srgb(1,1,1)
48,0: (3623,3623,3623)  #0E0E0E  srgb(14,14,14)
49,0: (16943,16943,16943)  #424242  srgb(66,66,66)      <-- This is your vertical edge, 49% of the image width across from the left side
50,0: (29779,29779,29779)  #747474  srgb(116,116,116)
51,0: (33852,33852,33852)  #848484  srgb(132,132,132)
52,0: (34745,34745,34745)  #878787  srgb(135,135,135)
53,0: (35643,35643,35643)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
54,0: (35893,35893,35893)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
55,0: (35932,35932,35932)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
56,0: (35934,35934,35934)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
57,0: (36041,36041,36041)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
58,0: (36095,36095,36095)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
59,0: (35975,35975,35975)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
60,0: (35937,35937,35937)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
61,0: (35937,35937,35937)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
62,0: (36042,36042,36042)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
63,0: (36094,36094,36094)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
64,0: (36148,36148,36148)  #8D8D8D  srgb(141,141,141)
65,0: (36409,36409,36409)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
66,0: (36409,36409,36409)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
67,0: (36375,36375,36375)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
68,0: (36252,36252,36252)  #8D8D8D  srgb(141,141,141)
69,0: (36214,36214,36214)  #8D8D8D  srgb(141,141,141)
70,0: (36176,36176,36176)  #8D8D8D  srgb(141,141,141)
71,0: (36274,36274,36274)  #8D8D8D  srgb(141,141,141)
72,0: (36406,36406,36406)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
73,0: (36366,36366,36366)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
74,0: (36128,36128,36128)  #8D8D8D  srgb(141,141,141)
75,0: (36004,36004,36004)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
76,0: (35900,35900,35900)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
77,0: (35872,35872,35872)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
78,0: (35855,35855,35855)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
79,0: (35779,35779,35779)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
80,0: (35777,35777,35777)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
81,0: (35664,35664,35664)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
82,0: (35774,35774,35774)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
83,0: (35785,35785,35785)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
84,0: (35753,35753,35753)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
85,0: (35671,35671,35671)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
86,0: (35675,35675,35675)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
87,0: (35694,35694,35694)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
88,0: (35621,35621,35621)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
89,0: (35819,35819,35819)  #8B8B8B  srgb(139,139,139)
90,0: (36080,36080,36080)  #8C8C8C  srgb(140,140,140)
91,0: (36300,36300,36300)  #8D8D8D  srgb(141,141,141)
92,0: (36550,36550,36550)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
93,0: (36561,36561,36561)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
94,0: (36425,36425,36425)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
95,0: (36268,36268,36268)  #8D8D8D  srgb(141,141,141)
96,0: (36317,36317,36317)  #8D8D8D  srgb(141,141,141)
97,0: (36409,36409,36409)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
98,0: (36521,36521,36521)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)
99,0: (36568,36568,36568)  #8E8E8E  srgb(142,142,142)

这是垂直边缘的中值过滤图像:

而且,我可以像这样用红色绘制检测到的边缘:

convert line.png -stroke red -draw "line 0,268 640,268" -draw "line 313,0 313,480" result.png

因此,总而言之,您将在终端中运行的两个命令,无需编写或编译和链接任何代码,如下所示:

# Find horizontal edges
convert line.png -colorspace gray -normalize -threshold 50% -virtual-pixel mirror -statistic median 1x100 -resize 1x100! txt:

# Find vertical edges
convert line.png -colorspace gray -normalize -threshold 50% -virtual-pixel mirror -statistic median 100x1 -resize 100x1! txt:

【讨论】:

  • 我希望我早点发布一张图片!谢谢你。
  • 我的荣幸。我希望这些想法适用于您的其他图像。如果出现任何问题,请记住 SO 上的问题是免费的,所以请尽管提问 :-) 祝您的项目好运!
【解决方案2】:

如果您想平滑边缘,OpenCV 的2D-Convolution 过滤器可以帮助您。我不知道您是否已经在使用 OpenCV 库。这是图像处理中最有用的库之一。

如果您想填补行中的空白,可以再次使用 OpenCV 中的Opening Filter

要使用边缘检测算法,您无需了解它们。优点是您可以简单地对其进行测试,看看它是否会给您想要的结果。我个人使用 Canny Edge Detection 来检测黑白 X 射线图像中的边缘。

包括“opencv2/imgproc/imgproc.hpp”

    //// find out largest gradient in image
    //edgeDetection( m_data->m_originalXRay , m_data->m_segmentedXRay, m_data->m_width, m_data->m_height);
    //double largestGradient = 0;
    //for (int y = 0; y<m_data->m_height; y++)
    //  for (int x = 0; x<m_data->m_width; x++) 
    //      if (m_data->m_segmentedXRay[y*m_data->m_width + x] > largestGradient)
    //          largestGradient = m_data->m_segmentedXRay[y*m_data->m_width + x];

    //upper = 0.2 * largestGradient;
    //lower = 0.08 * largestGradient;

在上面我写了一个算法来自动找到canny的上限和下限,当然你可以手动设置。

    //cv::morphologyEx(imageVector, imageVector, cv::MORPH_OPEN,     cv::Mat(5,5,CV_8UC1));

这就是我使用开放过滤器填充边缘的小间隙的地方。

int blurSize = 3;
    cv::blur(imageVector, imageVector, cv::Size(blurSize,blurSize));

我刚刚使用了平滑滤镜 Blur。

    bool L2gradient = false;
    cv::Canny(imageVector , imageVector, lower, upper, kernelSize, L2gradient);

【讨论】:

    【解决方案3】:

    我想出的东西非常适合这个特定的应用程序,所以我想我会分享它。

    首先,我使用可调节阈值对图像进行二元过滤。

    然后我运行“平滑”操作。我确定有一个我不知道的技术术语。我检查每个像素的邻居(邻居的数量是可调的)来决定该像素应该是黑色还是白色。

    然后我抓取一个矩形区域(图像的每个顶部、底部、左侧和右侧部分)并注意每行(垂直)/列(水平)的第一个过渡(黑色到白色或白色到黑色) .

    如果找到的转换数量明显少于该区域的行/列数,则没有行。

    我生成这些转换的均值和总体标准差。

    如果偏差大于某个可调值,则没有线。 如果偏差较小,则以均值作为直线的位置。

    【讨论】:

    • 如果您展示您实际在做什么的图像会更好!您也可能会受益于可能会获得更强大或更快的方法...
    • @MarkSetchell 我已经添加了示例图片。
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