Opencv3.4.1 Canny源码学习--Apple的学习笔记

目的:

是通过阅读优秀源码来学习c++11,将来进行仿效。顺便进行第二轮opencv图像处理算法理解的进阶。

对象:Canny边缘检测

算法步骤网上一大堆。先sobel梯度,再取相邻的最大值为边缘,最后双阈值确认强边缘。

Opencv3.4.1的cvCanny源码主体在canny.c中void operator()(const Range &boundaries) const运算符重载中实现的。通过调用parallelCanny类方法实现的,此类继承与ParallelLoopBody虚类。

代码阅读小笔记:
cvRound 返回跟参数最接近的整数值;
cvFloor 返回不大于参数的最大整数值;
cvCeil 返回不小于参数的最小整数值。

思考:我的问题来啦

1.sobel算子的来源,为什么是3x3个?

2.tan67.5=2+tan22.5推导,为什么是22.5,不多分几个角度?

3.上下阈值选择?

4.为什么强边缘旁边的弱边缘都是算做强边缘,是否也添加了噪声?

解答:这些疑问点,可能都是算法可以优化的点

1.Sobel算子是采用城市距离,然后进行卷积滤波。梯度矢量g的幅度为

|g| = <像素灰度差分>/<相邻像素的距离>

1.png

G = (z3-z7)/4 * [1, 1]+ (z1-z9)/4 * [-1, 1]+ (z2-z8)/2 * [0, 1]+ (z6-z4)/2 * [1, 0]
展开后
G = [(z3- z7- z1+ z9)/4 + (z6-z4)/2, (z3- z7+ z1- z9)/4 + (z2-z8)/2]
不想要分数,所以G' = 4G
= [z3 + 2
z6 + z9 - z1 - 2z4-z7, z1 + 2z2 + z3 - z7 - 2z8 - z9]
按x-y方向,可分别写成:
G'x = (z3 + 2
z6 + z9) - (z1 + 2z4 + z7)
G'y = (z1 + 2
z2 + z3) - (z7 + 2*z8 + z9)
则得出滤波模板如下(左为x边缘滤波,右为y边缘滤波)

22.png

至于为什么是3x3,我认为5x5也可以,只是检测颗粒度大了,效果会不好,所以还是3x3好。

  1. 我认为是可以多分几个梯度方向的,那么滤波模板要变大了。
    源码中tan67.5=2+tan22.5,后来我自己推导了下。确实是正确的,这样用加法来运算可以加快代码处理速度。

tan67.5°=tan(45°+tan22.5°)=√2/(2-√2)
所以我现在要证明2+tan22.5即2+√2-1=√2/(2-√2)。
即要证明√2+1=√2/(2-√2)
即要证明√2+1=1/(√2-1)
因为(√2+1)(√2-1)=1,所以证明成立,即2+tan22.5=tan67.5

  1. 阈值选择,这可不是简单的事情,特别是不同环境光下拍的照片。网上搜索了下有很多自适应高低阈值的论文因此诞生。你可以搜索
    一种自适应阈值的Canny边缘检测算法.pdf

  2. 关于如何选强弱边缘也有很多学者在研究,否则可能就成了双边缘,我们期待的目标是单边缘。你可以搜索
    改进的Canny边缘检测算法.pdf

感悟:

必须了解算法原理看懂源码后,再进行调参或者修改源码为我所用,否则直接调用接口而效果不好的话,你就会傻眼了。

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