python+OpenCv笔记（十三）：边缘检测——Sobel检测算子

Sobel检测算子

概述：

        Sobel边缘检测算法比较简单，实际应用中效率比canny边缘检测效率要高，但是边缘不如Canny检测的准确，但是很多实际应用的场合，sobel边缘却是首选，Sobel算子是高斯平滑与微分操作的结合体，所以其抗噪声能力很强，用途较多。

原理：    python+OpenCv笔记（十六）：边缘检测原理（Sobel算子原理、Laplacian算子原理、Canny边缘检测原理）https://blog.csdn.net/qq_45832961/article/details/122398810

应用：

        对效率要求较高，而对细纹理不太关心的时候

OpenCv API:

Sobel_x_or_y = cv.Sobel(src, ddepth, dx, dy, dst, ksize, scale, delta, borderType)

参数：

1. src：传入的图像
2. ddepth：图像的深度
3. dx  dy：指求导的阶数。0表示这个方向上没有求导，取值为0、1。
4. ksize：指Sobel算子的大小，即卷积核的大小，必须为奇数1、3、5、7，默认为3。
   注意：如果ksize = -1，就演变为3*3的Scharr算子。
5. scale：缩放导数的比例常数，默认情况为没有伸缩系数。
6. borderType：图像边界的模式，默认cv2.BORDER_DEFAULT。

注意：

1. Sobel函数求完导数后会有负值和大于255的值。而原图像是uint8，即8位无符号数，所以Sobel建立的图像位数不够，会有截断。因此要使用16位有符号的数据类型，即cv2.CV_16S。处理完图像后，再使用cv2.convertScaleAbs()函数将其转回原来的uint8格式，否则图像无法显示。
2. Sobel算子是在两个方向计算的，最后还需要用cv2.addWeighted()函数将其组合起来

   Scale_absX = cv.convertScaleAbs(x)  # 格式转换函数
   Scale_absY = cv.convertScaleAbs(y)
   result = cv.addWeighted(Scale_absX, alpha, Scale_absY, beta, gamma)  # 图像混合

代码编写

import cv2 as cv
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

src = cv.imread("E:\\qi.png", 0)  # 直接以灰度图方式读入
img = src.copy()

# 计算Sobel卷积结果
x = cv.Sobel(img, cv.CV_16S, 1, 0)
y = cv.Sobel(img, cv.CV_16S, 0, 1)

# 转换数据 并 合成
Scale_absX = cv.convertScaleAbs(x)  # 格式转换函数
Scale_absY = cv.convertScaleAbs(y)
result = cv.addWeighted(Scale_absX, 0.5, Scale_absY, 0.5, 0)  # 图像混合

# 显示图像
fig, axes = plt.subplots(nrows=1, ncols=2, figsize=(10, 8), dpi=100)
axes[0].imshow(img, cmap=plt.cm.gray)
axes[0].set_title("原图")
axes[1].imshow(result, cmap=plt.cm.gray)
axes[1].set_title("Sobel检测后结果")
plt.show()

 将上述sobel算子的部分中将ksize改为-1，就是利用Scharr进行边缘检测。

x = cv.Sobel(img, cv.CV_16S, 1, 0, ksize=-1)
y = cv.Sobel(img, cv.CV_16S, 0, 1, ksize=-1)