一种基于颜色差分的彩色图像边缘检测方法

摘要

本发明公开了一种基于颜色差分的彩色图像边缘检测方法，属于数字图像处理领域，该方法对平滑滤波操作具有更强的鲁棒性，可以排除大量的噪声边缘，只保留反映物体基本结构的真实边缘。平滑滤波去噪。构成邻域点对。对于平滑滤波后的图像I^C(x,y)，将每个像素(x,y)相邻的八个像素分别按照水平、竖直、45°和135°总共四个方向分成四个邻域点对。计算颜色相离结果。计算颜色差分图，得到的颜色差分图CDM(x,y)即为最终的边缘检测结果。能够有效抑制噪声干扰，排除大量人们不感兴趣的噪声边缘，仅保留反映物体基本结构变化的真实边缘；得到的边缘对于平滑滤波具有较好的鲁棒性，在滤波窗口尺寸较大时仍然能够具有较强的边缘响应，不易造成重要边缘丢失和断裂。

主权项

一种基于颜色差分的彩色图像边缘检测方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：，步骤1，平滑滤波去噪；对输入彩色图像进行平滑滤波，抑制噪声干扰；该过程由下式表示：$I^C(x,y)=\underset{\Omega \left(n\right)}{Smooth}\left[H^C(x,y)\right]---\left(1\right)$式中，H^C(x,y)为输入彩色图像，C代表图像的颜色通道，C＝{R,G,B}，R、G和B分别表示红绿蓝三种颜色；代表以Ω(n)为窗口尺寸的平滑滤波，所述平滑滤波的种类包括均值滤波、高斯滤波、中值滤波；I^C(x,y)为平滑滤波后的图像；步骤2，构成邻域点对；对于平滑滤波后的图像I^C(x,y)，将每个像素(x,y)相邻的八个像素分别按照水平、竖直、45°和135°总共四个方向分成四个邻域点对；这四个邻域点对分别为(x‑1,y)与(x+1,y)、(x,y‑1)与(x,y+1)、(x‑1,y+1)与(x+1,y‑1)、(x‑1,y‑1)与(x+1,y+1)；得到像素(x,y)与其相邻八个域像素的位置对应关系；步骤3，计算颜色相离结果；分别计算每个像素(x,y)的四个邻域点对的颜色相离结果，这四个邻域点对的颜色分别进行相离运算，具体表示如下：I^C(x‑1,y)ΘI^C(x+1,y)                (2)I^C(x,y‑1)ΘI^C(x,y+1)                 (3)I^C(x‑1,y+1)ΘI^C(x+1,y‑1)             (4)I^C(x‑1,y‑1)ΘI^C(x+1,y+1)              (5)其中，Θ表示颜色相离运算，颜色相离运算是一种双目运算，对于坐标分别为(x₁,y₁)和(x₂,y₂)的两个像素点，其颜色相离运算定义如下：I^C(x₁,y₁)ΘI^C(x₂,y₂)＝DR∪DG∪DB             (6)式中，DR、DG、DB分别为$DR=\left\{\begin{array}{cc}1,& I^R(x_1,y_1)-I^R(x_2,y_2)\ge TH\\ 0,& I^R(x_1,y_1)-I^R(x_2,y_2)<TH\end{array}\right.---\left(7\right)$$DG=\left\{\begin{array}{cc}1,& I^G(x_1,y_1)-I^G(x_2,y_2)\ge TH\\ 0,& I^G(x_1,y_1)-I^G(x_2,y_2)<TH\end{array}\right.---\left(8\right)$$DB=\left\{\begin{array}{cc}1,& I^B(x_1,y_1)-I^B(x_2,y_2)\ge TH\\ 0,& I^B(x_1,y_1)-I^B(x_2,y_2)<TH\end{array}\right.---\left(9\right)$其中，I^R(x,y)、I^G(x,y)和I^B(x,y)分别代表R、G、B三个颜色通道的像素值，TH是阈值；步骤4，计算颜色差分图；根据每个像素(x,y)的四个邻域点对的颜色相离结果，计算颜色差分图CDM(x,y)，计算方法如下：$CDM(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}255,& CD=1\\ 0,& CD=0\end{array}\right.---\left(10\right)$式中，CD的计算公式为$\begin{array}{c}CD=I^C(x-1,y-1){\mathrm{\Theta I}}^C(x+1,y+1)\cup I^C(x+1,y-1){\mathrm{\Theta I}}^C(x-1,y+1)\\ \cup I^C(x-1,y){\mathrm{\Theta I}}^C(x+1,y)\cup I^C(x,y-1){\mathrm{\Theta I}}^C(x,y+1)\end{array}---\left(11\right)$式中，颜色相离运算“Θ”的优先级高于或运算“∪”；计算得到的颜色差分图CDM(x,y)即为最终的边缘检测结果。