东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318
基于圆形标定板的相机标定过程中，当镜头畸变较大时图像质量降低、圆形投影边缘模糊，导致标定产生误差。基于此，提出一种基于亚像素边缘检测和圆心修正补偿的高精度相机方法。首先，通过Canny-Zernike矩法提取亚像素级的圆形特征轮廓点，使用边缘点链连接独立轮廓点，得到闭环的精确特征轮廓，增强对模糊边缘轮廓的提取能力；其次，对内外轮廓分别采样取点拟合椭圆，将两者中心的均值作为特征点，并通过三点判断排序法得到有序特征点集后进行粗标定；最后，用粗标定参数对轮廓的采样点集进行校正，重新获取中心坐标后反投影回图像上进行相机精标定，实现畸变情况下的圆心修正补偿标定。实验结果表明，所提方法有效提高了镜头畸变较大时相机标定的精度。
相机标定 Canny-Zernike矩 边缘点链 圆心修正补偿 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811006
西南交通大学机械工程学院，四川 成都 610031
针对传统边缘检测方法受高斯噪声、椒盐噪声污染及边缘梯度变化幅度小等因素影响而出现的物体轮廓检测效果不理想、误检率、漏检率高等问题，提出Canny-Cauchy边缘检测算法。该算法是Canny算法的一种改进，首先对椒盐噪声图像进行自适应中值滤波预处理，在清除椒盐噪声的同时保护边缘不被模糊。在滤波器的设计上，该算法使用柯西分布函数的一阶导数作为边缘检测函数，通过对函数采样得到边缘检测滤波器。对所提边缘检测函数按照边缘检测算法的三条设计准则进行理论分析，并在BSDS500数据集上与其他边缘检测算法进行对比实验。实验结果表明：在降噪方面，该算法可以在20%密度的椒盐噪声下保证处理后图像的峰值信噪比大于30 dB，结构相似性大于0.9；在边缘检测方面，该算法比传统Canny算法对白噪声的抑制能力以及对真实边缘的响应能力更强，在BSDS500数据集上的F1分数提升了7.5%，平均准确率提升了10.2%。
机器视觉 边缘检测 Canny算法 柯西分布 高斯函数 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2212002
1 中国计量大学计量测试工程学院, 浙江 杭州 330018
2 北方光电集团有限公司, 陕西 西安 710000
3 杭州大华仪器制造有限公司, 浙江 杭州 311400
针对传统Canny算子在滤波时会模糊边缘且需要人工设置高低阈值的缺点，提出了一种基于三维块匹配的改进自适应阈值Canny边缘检测算法，并用于太赫兹三维层析成像。该算法一方面对滤波方法进行了改进，用三维块匹配 (BM3D) 滤波算法结合引导滤波算法代替高斯滤波算法以减少图像边缘信息的丢失；另一方面，针对传统人工设定阈值的不确定性，将梯度图进行块匹配后对三维图像块组使用最大类间方差法 (OTSU) 以自适应确定高低阈值。最后利用该算法对含有噪声的图像进行边缘检测处理，发现在高斯噪声方差为20时滤波后的峰值信噪比(PSNR) 从22.202提升至27.151，验证了该算法去除噪声的有效性。三维块匹配改进自适应阈值Canny边缘检测算法 (BM-OTSU-Canny) 减少了错误边缘的数量，同时保留了连接性较好的边缘点，改善了边缘细节信息的提取效果。
图像处理 太赫兹成像 三维块匹配 Canny算法 边缘检测 image processing terahertz imaging 3D block matching Canny algorithm edge detection
1 湖南科技大学 机电工程学院, 湖南 湘潭 411201
2 湖南科技大学 机械设备健康维护湖南省重点实验室, 湖南 湘潭 411201
针对人工核药效率低的问题, 提出了一种改进MobilenetV3-Small网络结构的药片定位识别方法。将获取的原始图片转换到LAB颜色空间, 对LAB颜色空间下的L通道进行Canny边缘分割、形态学处理、图像填充、单一药片图像框选, 实现对单一药片的定位; 通过加载预训练权重, 使用K-means聚类算法优化输入尺寸, 根据特征图修改网络层等方法改进MobilenetV3-Small网络结构; 结合图像处理的定位方法和改进MobilenetV3-Small网络的识别方法, 实现对药片的快速准确检测。最终在处理得到的523张单一药片图像上, 药片识别算法最终Loss值为0.000035, 验证了算法的有效性。
深度学习 药片检测 Canny边缘分割 LAB颜色空间 deep learning tablet detection MobilenetV3-Small MobilenetV3-Small canny edge segmentation LAB color space
1 西安工业大学 机电工程学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710021
3 内蒙古北方重工业集团有限公司，内蒙古 包头 014030
红外人脸图像的边缘轮廓特征对于红外人脸检测、识别等相关应用具有重要价值。针对红外人脸图像边缘轮廓提取时存在伪边缘的问题，提出了一种改进Canny算法的红外人脸图像边缘轮廓提取方法。首先通过对引导滤波算法引入“动态阈值约束因子”替换原始算法中的高斯滤波，解决了原始算法滤波处理不均匀和造成红外人脸图像弱边缘特征丢失的弊端；接着对原始算法的非极大值抑制进行了改进，在原始计算梯度方向的基础上又增加了4个梯度方向，使得非极大值抑制的插值较原始算法更加精细；最后改进OTSU（大津）算法，构造灰度-梯度映射函数确定最佳阈值，解决了原始算法人为经验确定阈值的局限性。实验结果表明：提出的改进Canny算法的红外人脸轮廓提取方法滤波后的图像，相较于原始Canny算法滤波处理，信噪比性能提升了34.40%，结构相似度性能提升了21.66%；最终的红外人脸边缘轮廓提取实验的优质系数值高于对比实验的其他方法，证明改进后的算法对于红外人脸图像边缘轮廓提取具有优越性。
红外人脸图像 边缘轮廓提取 Canny算法 引导滤波 OTSU算法 infrared face images edge contour extraction Canny algorithm guided filtering OTSU algorithm
昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500
针对磁瓦图像光照不均匀、对比度较低、表面干扰磨削纹理较多的问题，提出了一种基于改进的同态滤波与Canny算法的磁瓦表面缺陷检测算法。首先，采用改进的同态滤波传递函数将磁瓦图像分解成高频图像和低频图像，用连续均值量化变换增强高频图像，再将增强的高频图像与低频图像融合便能够得到光照较均匀和对比度较高的磁瓦图像。然后，将传统Canny算法中的高斯滤波器替换为相对总变差模型，从而提取出磁瓦缺陷结构；为了提高边缘检测的精度，增加了梯度方向模板求取图像像素点的梯度幅值和方向，并采用基于图像灰度信息的单阈值提取出图像缺陷边缘，提高了算法的鲁棒性。最后，通过形态学处理对检测出的缺陷边缘图像进行填充，并把干扰边缘去除，便可得到磁瓦的缺陷区域。实验结果表明，所提算法对磁瓦表面缺陷检测的效果较好，检测精度较高，且适用于多种类型的磁瓦表面缺陷。
图像处理 改进的同态滤波 连续均值量化变换 Canny算法 相对总变差 磁瓦表面缺陷检测 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1810009
苏州大学计算机科学与技术学院，江苏 苏州 215000
提出了一种各向异性的多尺度边缘检测算法。首先，在给定的多个尺度下分别应用各向异性的高斯滤波器获取图像的边缘强度图。然后，将所获取的多幅边缘强度图融合为一幅边缘分辨率高、拓散效应小的边缘强度图。最后，将融合的边缘强度图嵌入到Canny边缘检测算法的框架中，获得最终的边缘检测结果。创新性地提出基于“信号平均”技术的多尺度融合策略，并从理论分析和数值实验角度解释了新策略相比于现有的“几何平均”融合策略所具有的优势。实验结果表明，所提算法通过使用多尺度融合策略，有效解决了各向异性滤波器在单一尺度下存在的边缘拓散问题，能够在保持稳健噪声鲁棒性的同时，获得了比现有算法更好的边缘检测效果。
测量 边缘检测 多尺度 各向异性滤波器 边缘强度图 Canny 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0412002
兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
针对最小滤波导致的光晕、伪影及透射率估计不足引起的天空失真等问题,提出了一种基于二次约束与雾气分布的去雾算法。首先,利用Canny检测算子得到有雾图像的粗纹理分布,在场景深度的基础上得到有雾图像的雾气分布图。其次,根据图像特征,提出了一种基于自适应雾气系数的二次约束模型,估计出清晰图像的最小通道图,并利用大气散射模型得到粗略透射率。然后通过自适应下边界约束与双边滤波进行透射率优化,并通过形态学操作改进局部大气光。最后根据复原模型得到去雾图像。实验表明,所提算法在主、客观评价中均取得了理想的效果,较好解决了去雾图像中的光晕、伪影与天空失真等问题。
激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2228001
华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
针对目前紫外成像仪中紫外光图像与可见光图像配准叠加精度低、电晕放电定位偏差大等问题,提出一种基于GoogLeNet模型、小波变换(Wavelet Transform,WT)和Canny算子相结合的紫外与可见光图像配准融合方法,并将其应用于高灵敏紫外成像仪中。首先,引入迁移学习的思想,利用预训练的GoogLeNet模型自主挖掘可见光图像和紫外图像的特征; 其次,将提取出来的特征作为预测变量,输入极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM),以空间变换参数为指导监督模型训练,实现高精度紫外与可见光图像配准; 最后,利用二维小波变换与Canny算子对配准后的图像进行多分辨率分析与边缘检测,实现无紫外信息损失的图像融合。实验结果表明,所提方法的紫外与可见光图像配准精度高,融合效果良好,具有很好的工程实用价值。
图像配准 GoogLeNet模型 小波变换 Canny算子 紫外成像仪 image registration GoogLeNet model wavelet transform Canny arithmetic ultraviolet imager
