Python+OpenCV教程11:边缘检测


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原文:Python+OpenCV教程11:边缘检测


学习使用Canny获取图像的边缘。图片等可到源码处下载。


目标

  • Canny边缘检测的简单概念
  • OpenCV函数:cv2.Canny()

教程

废话不多说,直接上

img = cv2.imread('handwriting.jpg', 0)
edges = cv2.Canny(img, 30, 70)  # canny边缘检测
Python+OpenCV教程11:边缘检测_第1张图片

cv2.Canny()进行边缘检测,参数2、3表示最低、高阈值,看完后面的理论就理解了。

经验之谈:之前我们用低通滤波的方式模糊了图片,那如果反过来,想得到物体的边缘,就需要用到高通滤波。如果你要理解接下来要说的Canny检测原理,请先阅读:番外篇:图像梯度

Canny边缘检测

Canny边缘检测方法常被誉为边缘检测的最优方法,具体步骤如下:

1,使用5×5高斯滤波消除噪声:

边缘检测本身属于锐化操作,对噪点比较敏感,所以需要进行平滑处理。

2,计算图像梯度的方向:

首先使用Sobel算子计算梯度GxGy,然后算出梯度的方向:θ=arctan(Gy/Gx),保留这四个方向的梯度:0°/45°/90°/135°,有什么用呢?我们接着看。

3,取局部极大值:

梯度其实已经表示了轮廓,为了进一步筛选,可以在上面的四个角度方向上再取局部极大值:

Python+OpenCV教程11:边缘检测_第2张图片

比如,A点在45°方向上大于B/C点,那就保留它,把B/C设置为0。

4,滞后阈值:

经过前面三步,就只剩下0和可能的边缘像素值了,为了最终确定下来,需要设定高低阈值:

Python+OpenCV教程11:边缘检测_第3张图片
  • 像素点的值大于最高阈值,那肯定是边缘(上图A)
  • 同理像素值小于最低阈值,那肯定不是边缘
  • 像素值介于两者之间,如果与高于最高阈值的点连接,也算边缘,所以上图中C算,B不算

Canny推荐的高低阈值比在2:13:1之间。

先阈值分割

其实很多情况下,阈值分割后再检测边缘,效果会更好:

_, thresh = cv2.threshold(img, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)
edges = cv2.Canny(thresh, 30, 70)

代码中我用了番外篇:Otsu阈值法中的自动阈值分割,如果你不太了解,大可以使用传统的方法,不过如果是下面这种图片,推荐用Otsu阈值法。另外Python中某个值不用的话,就写个下划线'_'。

Python+OpenCV教程11:边缘检测_第4张图片

练习

  1. (选做)如果你不太理解高低阈值的效果,创建两个滑动条来调节它们的值看看:
Python+OpenCV教程11:边缘检测_第5张图片

小结

  • Canny是用的最多的边缘检测算法,用cv2.Canny()实现

引用

  • 本节源码
  • Canny Edge Detection
  • Canny 边缘检测

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