5.2.2 边缘检测
将方程改写为
2 G H 1x 2 ,y H 2x 1 ,y
其中 :
H 1x 2 ,y h 1 x h 2 y H 2x 1 ,y h 2 x h 1 y
h1 K1 22ex p222
h2 Kexp222
5.2.2 边缘检测
Canny边缘检测法
➢ Canny给出了评价边缘检测性能优劣的三个指标 （1）低失误概率 （2）高定位精度 （3）对单一边缘仅有唯一响应
➢ CMOS摄像机（Complementary Metal Oxide Semiconductor）: 体积小、耗电少、价格低，在光学分辨率、感光度、信噪比 和高速成像等已超过CCD。
图像传感器
➢ 其他：飞点扫描器（Flying Point Scanner）、扫描鼓、扫 描仪、显微光密度计等。
➢ 遥感图像获取设备： 光学摄影：摄像机、多光谱摄像机等； 红外摄影：红外辐射计、红外摄像仪、多通道红外扫描仪 等；
用标准的模板来计算梯度：
10 0 - 1
01 - 1 0
- 1 0 - 1 - 1 0 - 1 - 1 0 - 1
111 000 - 1 - 1 - 1
- 1 0 1 - 2 - 1 2 - 1 0 2
121 000 - 1 - 2 - 1
（a）Roberts
（b）Prewitt
（c）Sobel
5.2.2 边缘检测
图像采集卡: 将视频图像以模拟电信号方式输出
➢ 标准视频信号：黑白视频（RS-170、 RS-330、RS343、CCIR）、复合视 频（NTSC、PALSECAM 制 式）、分量 模拟视频、S-Video等。
➢ 非标准视频信号：非标准RGB信号、线扫描信号、 逐行扫描信号。
图像采集卡的设计
① 基于PCI总线的图像采集卡的设计
本节从机器视觉测控系统的基本概念出发，综合机器 视觉测控系统原理、技术和应用进行介绍 。 典型的视觉检测系统的构成：
光源
➢ 照度要适中 ➢ 亮度要均匀 ➢ 亮度要稳定 ➢ 不应产生阴影 ➢ 照度可调
图像传感器
➢ CCD电荷耦合器件摄像机（Charge Coupled Device）:感光像 元在接收输入光后，产生电荷转移，形成输出电压。分为线 阵和面阵两种。性价比高，受到广泛应用。
-1 -1 -1 -1 8 -1 -1 -1 -1
5.2.2 边缘检测
Marr-Hildreth边缘检测算子
2Gr1412r22e2r22
此算子有无限长拖尾，在具体实现卷积时，应取一个N×N 的窗口 。同时，为了减小卷积运算的计算量，可用两个不 同带宽的高斯曲面之差（DOG）来近似 。
5.2.2 边缘检测
➢ 设n为任意方向，Gaussian函数在这个方向上的一 阶导数为：
Gn
GnG n
5.2.2 边缘检测
Canny边缘检测法
➢ 当一个像素满足以下三个条件时，则被认为是图像的 边缘点：
（1）该点的边缘强度大于沿该点梯度方向的两个相邻 像素的边缘强度；
（2）与该点梯度方向上相邻两点的方向差小于 45°； （3）以该点为中心3×3的邻域中的边缘强度极大值小
邻域平均
gx,y1 fm,n Mx,yS
一般实际情况中，考虑到运算的计算量，为3×3的模板
中值滤波法
➢ 将模板在图中漫游，并将模板中心与图中某个像素 位置重合；
➢ 读取模板下各对应像素的灰度值； ➢ 将这些灰度值从小到大排成1列； ➢ 找出这些值里排在中间的1个； ➢ 将这个中间值赋给对应模板中心位置的像素。
5.0 s0 k 1 s 1 k 8 s8
梯度算子
fx,yGx
Gy T fx
fT y
实际操作中，用下面式子取代微分：
x f x ,y f x ,y f x 1 ,y
yfx ,y fx ,y fx ,y 1
5.2.2 边缘检测
梯度算子
② 基于USB总线的图像采集卡的设计
近年来，机器视觉工作者在研究视觉测控系统硬件的 同时，也对机器视觉检测处理的共性软件进行了研究开发， 出现了很多机器视觉测控系统组态软件平台，如最 具代表性的机器视觉软件HALCON。
➢ 缺陷检测 ➢ 尺寸测量 ➢ PCB焊点检测与分类
数字图像处理技术是一门跨学科的前沿高科技，是在信号 处理、计算机科学、自动控制理论及其他应用领域基础上 发展起来的边缘学科，是认识世界、改造世界的重要手段 。目前图像处理与识别技术已应用于许多领域，成为21世 纪信息时代的一门重要的高新科学技术。
阈值的选取
Marr-Hildreth边缘检测算子
DO 1 ,2 G 2 11 e x x 2 2 p 1 2 y 2 2 12e x x 2 2 p 2 2 y 2
考虑到M-H算子的对称性，可采用分解的方法来提高运 算速度。即把一个二维滤波器分解为独立的行、列滤波 器。
基于机器视觉的测控系统、 图像处理和技术
主要内容 机器视觉测控系统 数字图像处理 图像融合技术 典型应用 HALCON
第5章 基于机器视觉的测控技术
介绍机器视觉测控系统、数字图像处理方法以及 图像信息融合术，简要介绍应用作者研制的ZMVS1300视觉智能测控系统平台研制开发自己专用视觉 测控系统方案，最后给出了作者研制的机器视觉测控 系统典型应用案例。
拉普拉斯算子
对一个连续函数，它在位置处的拉普拉斯值定义 如下：
2 f
2 f
2 f
x2 y2
5.2.2 边缘检测
拉普拉斯算子
计算函数的拉普拉斯值也可以借助各种模板实现，它要 求模板的中心像素系数应该是正的，而对应中心像素的邻 近像素的系数应是负的，且它们之和应该是零 。
0 -1 0 -1 4 -1 0 -1 0
于某个闭值。
5.2.2 边缘检测
Canny边缘检测法
➢ Canny算子的算法实现
（1）对要处理的图像I作高斯光滑，则新的图像 为 f G*，I 其次对求的方向导数
fx (G*I)x, fy (G*I)y
（2）细化M中所有的边 （3）双阈值操作
灰度阈值法
图像阈值化处理的变换函数表达式为：
gx,y 0 255ffxx,,yy T T