一、課題綜述及研究意義

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字圖像處理成為了一門新興學(xué)科，并且在生活中的各個(gè)領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。圖像邊緣檢測技術(shù)則是數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺等領(lǐng)域最重要的技術(shù)之一。在實(shí)際圖像處理中，圖像邊緣作為圖像的一種基本特征，經(jīng)常被用到較高層次的圖像處理中去。邊緣檢測技術(shù)是圖像測量、圖像分割、圖像壓縮以及模式識別等圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)，是數(shù)字圖像處理重要的研究課題之一。 

邊緣檢測是圖像理解、分析和識別領(lǐng)域中的一個(gè)基礎(chǔ)又重要的課題, 邊緣是圖像中重要的特征之一，是計(jì)算機(jī)視覺、模式識別等研究領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)。圖像的大部分主要信息都存在于圖像的邊緣中，主要表現(xiàn)為圖像局部特征的不連續(xù)性，是圖像中灰度變化比較強(qiáng)烈的地方，也即通常所說的信號發(fā)生奇異變化的地方。經(jīng)典的邊緣檢測算法是利用邊緣處的一階導(dǎo)數(shù)取極值、二階導(dǎo)數(shù)在階梯狀邊緣處呈零交叉或在屋頂狀邊緣處取極值的微分算法。圖像邊緣檢測一直是圖像處理中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。 

近年來，隨著數(shù)學(xué)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，各種類型的邊緣檢測算法不斷涌現(xiàn)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)等理論運(yùn)用到圖像的邊緣檢測中。但由于邊緣檢測存在著檢測精度、邊緣定位精度和抗噪聲等方面的矛盾及對于不同的算法邊緣檢測結(jié)果的精度卻沒有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，所以至今都還不能取得令人滿意的效果。另外隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，圖像庫逐漸變得非常龐大；而又由于實(shí)時(shí)圖像的目標(biāo)和背景間的變化都不盡相同，如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像邊緣的精確定位和提取成為人們必須面對的問題。

二、課題擬采取的研究方法和技術(shù)路線

2.1主要問題

1）使用Roberts算子、Sobel算子、Canny算子等邊緣檢測方法獲取圖像邊緣。  

2）對三種邊緣檢測方法的結(jié)果進(jìn)行比較。 

2.2 邊緣檢測算法有如下四個(gè)步驟： 

1）濾波：邊緣檢測算法主要是基于圖像強(qiáng)度的一階和二階導(dǎo)數(shù)，但導(dǎo)數(shù)的計(jì)算對噪聲很敏感，因此必須使用濾波器來改善與噪聲有關(guān)的邊緣檢測器的性能，需要指出，大多數(shù)濾波器在降低噪聲的同時(shí)也導(dǎo)致了邊緣強(qiáng)度的損失。因此，增強(qiáng)邊緣和降低噪聲之間需要折中。 

2）增強(qiáng)：增強(qiáng)邊緣的基礎(chǔ)是確定圖像各點(diǎn)領(lǐng)域強(qiáng)度的變化值，增強(qiáng)算法可以將領(lǐng)域（或局部）強(qiáng)度值有顯著變化的點(diǎn)突顯出來，邊緣增強(qiáng)一般是通過計(jì)算梯度幅值來完成的。 

3）檢測：在圖像中有許多點(diǎn)的梯度幅值比較大，而這些點(diǎn)在特定的應(yīng)用領(lǐng)域中并不都是邊緣，所以應(yīng)該用某些方法確定哪些點(diǎn)是邊緣點(diǎn)，最簡單的邊緣檢測判據(jù)是梯度幅值閾值判據(jù)。 

4）定位：如果某一應(yīng)用場合要求確定邊緣位置，則邊緣的位置可在子像素分辨率上來估計(jì)，邊緣的方位也可以被估計(jì)出來。

三、主要參考文獻(xiàn) 

[1] 喬忠慧，古樂野，張超.基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的彩色圖像邊緣提取.微計(jì)算機(jī)信息， 

[2] 岡薩雷斯. 數(shù)字圖像處理(第二版).北京:電子工業(yè)出版社， 

[3] 袁春蘭，熊宗龍，周雪花.基于Sobel算子的圖像邊緣檢測研究.紅外與激光，

[4] 劉明艷，趙景秀，孫寧.用Prewitt 算子細(xì)化邊緣. 光電子技術(shù)， 

[5] 何友金，李楠. 艦船紅外圖像邊緣檢測方法對比研究. 計(jì)算機(jī)仿真. 

[6]  楊帆. 數(shù)字處理與分析.北京航空航天大學(xué)出版社.

[7]  阮秋琦.數(shù)字圖象處理. 電子工業(yè)出版社.

[8]  姚敏等編著.數(shù)字圖象處理.機(jī)械工業(yè)出版社.

[9]  秦襄培.MATLAB圖像處理與界面編程寶典.電子工業(yè)出版社.

[10] 羅華飛.MATLAB GUI設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)手冊.北京航空航天大學(xué)出版社.

二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作實(shí)施計(jì)劃www.628tf.com

（一）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應(yīng)達(dá)到的水平與結(jié)果

該設(shè)計(jì)應(yīng)用MATLAB為開發(fā)平臺和編程語言，設(shè)計(jì)出圖像邊緣檢測軟件。首先以“江蘇師范大學(xué)”圖片為圖像邊緣檢測軟件的主界面，在圖形用戶界面中添加了與各種算子相對應(yīng)的的處理程序以及圖形文件的獲取、保存等功能。最終的圖形界面可實(shí)行打開圖片并對其進(jìn)行邊緣處理，并可將處理好的圖片保存。