上海电力大学能源与机械工程学院，上海 200090
尽管传统的立体匹配模型在精度和鲁棒性方面都表现出了良好的性能，但在弱纹理和深度不连续区域的视差精度问题依然存在。针对上述问题，提出了一种基于改进匹配代价和均值分割的最小生成树立体匹配算法。首先，在匹配代价计算阶段，通过Census变换进行初始匹配代价计算，利用Sobel算子对输入图像进行边缘信息提取，将提取后的图像边缘信息与Census变换后的匹配代价值进行融合，并将其与基于图像亮度信息的代价值进行非线性融合，以提高匹配代价的精度；然后，使用最小生成树代价聚合模型进行聚合操作并利用赢者通吃策略估计图像的初始视差；最后，在视差优化阶段，采用MeanShift算法对图像进行分割，结合图像的轮廓信息对误匹配点进行修正，进一步提高在弱纹理及边缘区域的视差精度。实验结果表明，与一些传统算法相比，所提算法具有更高的视差精度，且视差图的边缘、纹理较其他算法更为平滑，具有更强的鲁棒性。
机器视觉 立体匹配 Sobel算子 Census变换 最小生成树 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0415002
北京理工大学 光电学院 仿生机器人教育部重点实验室,精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室,北京 100081
针对激光雷达距离像边缘检测精度低、抗噪性能差和需要人为设定阈值的问题, 提出一种改进Sobel算子的边缘检测算法, 算法通过增加梯度检测方向提高算法的边缘定位精度, 采用中值滤波计算局部距离像边缘阈值, 在实现自适应阈值的Sobel边缘检测的同时增强算法的抗噪性能, 同时采用FPGA硬件加速, 实现算法实时性边缘检测。此外, 设计激光雷达距离像采集系统, 通过实验验证该算法能够满足高精度实时边缘检测的要求, 较好提取距离像的完整边缘信息, 具有一定的工程应用价值。
改进Sobel算法 FPGA加速 边缘检测 激光雷达 improved Sobel operator FPGA acceleration edge detection lidar
1 广州大学松田学院 计算机科学与技术系，广东 广州 510000
2 华中科技大学 软件学院，湖北 武汉 430000
当前图像融合主要通过图像特征取大的方法来融合图像系数，忽略了图像边缘特征的相关性，使融合结果中存在块现象和不连续现象等不足。为此，引入二代曲波(SGC)变换，设计边缘特征加权的图像融合算法。将输入图像通过SGC变换，分解出其低频和高频系数；采用区域能量模型，计算出图像所包含的能量特征，通过均值模型，计算出图像所包含的亮度特征。利用图像的能量和亮度特征，构造双特征低频系数融合函数，获取能量特征和亮度特征都较为理想的融合低频系数。利用Sobel算子对图像的边缘特征进行检测，利用检测结果构造边缘特征加权的高频系数融合准则，获取高频系数融合结果。最后，借助二代曲波逆变换处理融合系数，获取融合图像。实验测试结果显示，相对于当前融合技术，所提算法具有更好的融合效果，其融合图像具备更好的边缘连续性以及清晰度。
图像融合 二代曲波变换 区域能量 双特征 低频系数 Sobel算子 边缘特征加权 image fusion Second Generation Curvelet transform regional energy double features low frequency coefficients Sobel operator edge feature weighting 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(5): 870
青岛大学 电子信息学院, 山东 青岛 266071
边缘检测是分离图像目标主体和背景的主要依据。通过检测图像上灰度显著变化的像素点集合来确定图像的边缘。目前边缘检测的方法大多综合应用两个算法来提高边缘检测质量。本文在FPGA上综合应用GAUSS-filter、SOBEL、NMS、OTSU等多种算法进行图像边缘检测。将原始采集到的彩色图像转换成灰度图像, 先对图像进行高斯平滑处理, 消除干扰性噪声; 应用SOBEL算法计算图像梯度值, 再应用NMS算法处理灰度, 挑出轮廓边缘梯度值最大的灰度像素集合; 最后应用OTSU算法自适应地确定图像门限阈值进行边缘检测。该方法不仅能刻画出图像的边缘, 而且还能对边缘进行细化, 实验结果显示对不同的图像都有很好的检测效果。本文所提出的在FPGA上实现的图像边缘检测方法具有准确、实时、高速等特点, 能够应用到许多领域中。
FPGA FPGA SOBEL SOBEL NMS NMS OTSU OTSU
江西理工大学 信息工程学院, 江西 赣州341000
为了消除不均匀光照给图像边缘检测带来的影响, 提出一种对数域梯度与改进Sobel算子相结合的边缘检测方法。该方法首先将图像变换到对数域, 通过削弱低频入射分量增强高频反射分量, 以提升图像亮度; 然后合成改进的4方向Sobel算子, 并用无穷范数表示梯度, 以使需要被检测的图像更加完整; 最后通过Bernsen算法得到的阈值与高斯滤波后得到的Bernsen算法阈值进行线性组合来确定最佳阈值, 以使图像边缘更加连续完整。仿真实验结果表明, 该方法可以有效消除不均匀光照对图像边缘检测的影响, 与相关算法和文献相比, 该方法对不同照度图像的边缘检测效果更好。
边缘检测 对数域梯度 改进Sobel算子 光照不均 Bernsen算法 edge detection logarithmic domain improved Sobel algorithm uneven illumination Bernsen algorithm
1 上海理工大学 医疗器械与食品学院 生物医学光学与视光学研究所, 上海 200093
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
角膜曲率测量一般是采用视标成像的方法得到角膜的反射像后, 通过对反射像的再成像间接得到角膜的曲率半径。为了实现对角膜曲率测量图像的对焦判断, 在简化角膜曲率测量系统的基础上, 对获取的图像对焦算法进行研究。对角膜曲率测量图像的六个测试光标分别进行像素统计, 初步判别过度离焦的状态。对角膜曲率测量图像进行四方向Sobel算子的卷积运算, 对得到的边缘增强图像进行对数灰度级像素统计, 得到对焦评价值。将该算法与Tenengrad函数、方差函数和单一对数灰度级像素统计评价函数算法做对比实验, 评价该算法的可行性。实验结果表明, 该对焦评价函数具有良好的精确度、单峰性、灵敏度和无偏性, 对细节信息较少、结构简单的图像的对焦评价方面有应用前景。
图像处理 角膜图像 对焦评价 对数灰度级 四方向Sobel算子 image processing corneal image focus measures logarithmic grayscale four-direction Sobel operator
1 湘潭大学物理与光电工程学院, 湖南 湘潭 411105
2 湖南应用技术学院机电工程学院, 湖南 常德 415000
针对局部二值模式采样不充分和对随机噪声及非一致性光照敏感的问题,提出一种改进梯度局部二值模式(IGLBP)的人脸描述方法。利用多半径和多方向的采样方式获取两组3 pixel×3 pixel的子邻域,其由2个半径8个方向的16个像素点组成;再将其用梯度局部二值模式提取特征,并将两组特征进行编码融合产生IGLBP值;将得到的IGLBP特征进行分块和统计直方图得到人脸的特征向量,并进行人脸的分类识别。在CAS-PEAL和AR人脸数据库的实验结果表明,该方法能够有效地提取特征信息,对人脸识别中的光照、表情、部分遮挡变化以及噪声等具有较好的稳健性。
图像处理 人脸识别 改进梯度局部二值模式 直方图相交 Sobel算子 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 061004
1 江南大学机械工程学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室, 江苏 无锡 214122
在双目视觉工件圆弧半径测量过程中,圆弧轮廓特征提取是后续边缘轮廓点匹配及空间圆弧重构的关键。受工件表面纹理、周围环境干扰、光照不均匀等影响,现有算法并不能准确提取圆弧轮廓特征。在Sobel算子进行边缘检测的基础上,利用自适应卷积运算和双局部二值模式纹理特征进行归一化处理产生融合灰度值,进而利用融合灰度值对Sobel算子检测结果进一步筛选出边缘轮廓点。对极坐标分布直方图进行一般正态分布处理,排除背景复杂时噪声点的干扰,进一步区分外轮廓特征和内轮廓特征。实验结果表明,本文算法不仅消除了光照影响,而且具有很好的准确性和稳健性。
图像处理 Sobel算子 双局部二值模式纹理特征 卷积运算 极坐标分布直方图 正态分布 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 021011
