实验九 数字图像的边界提取

一、实验目的

了解有关数字图像边界提取的基本概念，熟悉Matlab软件中关于数字图像边界提取的基本命令，掌握利用Matlab软件进行数字图像边界提取的方法；同时，学会在图上加图题，会控制图题的位置。

二、相关知识

在图像处理中，有一种十分实用的操作叫做边界提取，在提取了图像的边界后，就可以对图像进行进一步的操作如图像分割，特定区域的提取，骨架提取等等。

常用的边界检测算子有微分算子、拉普拉斯高斯算子和canny算子。

在MATLAB中，系统提供edge函数，其功能是利用各种边界检测算子来检测灰度图像的边界。

函数edge的用法有以下几种：

1．BW=edge(I)；

2．BW=edge(I,method)；

3．BW=edge(I,method,thresh)；

4．BW=edge(I,method,thresh,direction)

其中：

I：输入图像；

method：提取边界的方法，共有六种可取的值，即共有六种可使用的方法，包括：’sobel’，’prewitt’，’roberts’，’log’，’zerocross’，’canny’，缺省时使用’sobel’；

thresh：指定的阈值，所有不强于thresh的边界都被忽略；

direction：对于’sobel’和’prewitt’方法指定方向，可取值为：’horizontal’和’vertical’，’both’（缺省值）

BW：返回的二值图像，其中1代表找到的边界。

在这些方法中，canny是较为优秀的一种，该方法使用两种不同的阈值分别检测强边界和弱边界，并且仅当弱边界和强边界相连时，才将弱边界包含在输出图像中。因此，这种方法不容易被噪声干扰，更容易检测到真正的弱边界。

关于这些方法的真正含义，我们以后有专门的课程加以详细讨论，现在先看看它们的效果。

例：分别调用’sobel’，’prewitt’，’roberts’，’log’，’zerocross’和’canny’六种方法检测图像rice.tif的边界，可得如下结果：

运行结果如下：（具体程序见教材）

从上面结果我们可以看出，canny算子提取的边界较为完整。

关于title语句的用法，其简单用法就是title(‘图题的内容’)，其实它还有一些可选的参数，包括图题的位置，图题的颜色，图题的字体，大小，等等，参数的一般用法是title(...,'属性名',属性值,...)，例如，要控制图题的位置，用属性名’position’，其属性值是一个三维向量[x,y,[z]]，其初始值是[0 0 0]，其单位由units参数决定。Units的可选值为pixels | normalized | inches | centimeters | points | {data}，normalized 将整个矩形规范化成[0,1]×[0,1]，其余都是绝对单位，1 point = 1/72 inch。

试一下，我们教材上的图题位置参数是多少？

可选的属性还有，’color’，‘fontname’，’fontsize’等，有需要的时候可以通过察看help来进一步学习。

我们再看一个例子，还是用原图rice.tif，这次我们来考虑阈值问题，在不用edge中第三个参数时，系统会自动选择阈值，我们可以通过选择阈值来改善边界提取的结果：

。我们看到，图9的边界提取得比图8要完整。

三、实验内容

1．分别对于图像text.tif，testpat1.tif，blood1.tif，nodules1.tif用上面提到的六种方法分别提取边界并加以比较，对这四幅图像提取边界的结果，分别对每一幅图给出你的判断，认为那种算子提取的边界最好？同时理解各种边界提取算子同时存在的必要性。对每一幅图均标出图题，并使图题的位置位于图的下方，居中，选择其中的一幅图，使其图题的字体为黑体，字号为14号。

2．对于图像bonemarr.tif，通过调整阈值的方法，得出一幅你认为较好的边界图，并给出此时的阈值。

4．对于图像circbw.tif用上面提到的六种方法分别提取边界并加以比较，这次你认为那种算子提取的边界最好？

5．完成实验报告，报告中只需要指明程序名，不需要程序和图，只要写明你的结论即可。