• OpenCV2马拉松第15圈——边缘检測(Laplace算子,LOG算子)


    收入囊中

    • 拉普拉斯算子
    • LOG算子(高斯拉普拉斯算子)
    • OpenCV Laplacian函数
    • 构建自己的拉普拉斯算子
    • 利用拉普拉斯算子进行图像的锐化


    葵花宝典
    OpenCV2马拉松第14圈——边缘检測(Sobel,prewitt,roberts)  我们已经认识了3个一阶差分算子
    拉普拉斯算子是二阶差分算子。为什么要增加二阶的算子呢?试想一下,假设图像中有噪声,噪声在一阶导数处也会取得极大值从而被当作边缘。然而求解这个极大值也不方便。採用二阶导数后,极大值点就为0了。因此值为0的地方就是边界。

    有图有真相。
    上面是一阶导数。以下是二阶导数

    基本理论公式:                                  Laplace(f) = dfrac{partial^{2} f}{partial x^{2}} + dfrac{partial^{2} f}{partial y^{2}}

    离散形式:
      

       
    图5-9  拉普拉斯的4种模板


    拉普拉斯算子会放大噪声,因此我们採用了LOG算子,就是高斯拉普拉斯算子,先对图像进行高斯模糊。抑制噪声,再求二阶导数。二阶导数为0的地方就是图像的边界。
    关于LOG算子模版,在OpenCV2马拉松第20圈——blob特征检測原理与实现有具体实现


    初识API
    API不用解释了。和Sobel全然一样!

    C++: void Laplacian(InputArray src, OutputArray dst, int ddepth, int ksize=1, double scale=1, double delta=0, int borderType=BORDER_DEFAULT)
     
    • src – Source image.
    • dst – Destination image of the same size and the same number of channels as src .
    • ddepth – Desired depth of the destination image.
    • ksize – Aperture size used to compute the second-derivative filters. See getDerivKernels() for details. The size must be positive and odd.
    • scale – Optional scale factor for the computed Laplacian values. By default, no scaling is applied. See getDerivKernels() for details.
    • delta – Optional delta value that is added to the results prior to storing them in dst .
    • borderType – Pixel extrapolation method. See borderInterpolate() for details.

    This is done when ksize > 1 . When ksize == 1 , the Laplacian is computed by filtering the image with the following 3 	imes 3 aperture:

    vecthreethree {0}{1}{0}{1}{-4}{1}{0}{1}{0}



    荷枪实弹
    我们先调用API来实现
    #include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
    #include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
    
    using namespace cv;
    
    int main( int, char** argv )
    {
    
      Mat src, src_gray;
      int kernel_size = 3;
      const char* window_name = "Laplace Demo";
    
      src = imread( argv[1] );
      GaussianBlur( src, src, Size(3,3), 0, 0, BORDER_DEFAULT );
      cvtColor( src, src_gray, CV_RGB2GRAY );
      namedWindow( window_name, CV_WINDOW_AUTOSIZE );
    
      Mat dst, abs_dst;
      Laplacian( src_gray, dst, CV_16S, kernel_size);
      convertScaleAbs( dst, abs_dst );
    
      imshow( window_name, abs_dst );
      waitKey(0);
      return 0;
    }

    效果图:


    以下,我们用之前讲过的自己定义滤波实现,採用
    1 1 1
    1 -8 1
    1 1 1
    这样的形式的算子,代码例如以下

    #include "opencv2/highgui/highgui.hpp"  
    #include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"  
    using namespace cv;   
    
    int main( int, char** argv )  
    {  
    	Mat src,gray,Kernel;
    	 
        src = imread( argv[1] );
        GaussianBlur( src, src, Size(3,3), 0, 0, BORDER_DEFAULT ); 
        cvtColor( src, gray, CV_RGB2GRAY );
        namedWindow("dstImage", 1);  
    
        Kernel = (Mat_<double>(3,3) << 1, 1, 1, 1, -8, 1, 1, 1, 1);
        Mat grad,abs_grad;
        filter2D(gray, grad, CV_16S , Kernel, Point(-1,-1));  
        convertScaleAbs( grad, abs_grad );
        
        imshow("dstImage", abs_grad);  
        waitKey();  
        return 0;  
    } 
    效果图就不发了,跟上面差点儿相同


    举一反三
    拉普拉斯算子有没有跟多的应用,当然有。比方图像锐化。
    因为拉普拉斯是一种微分算子,它可增强图像中灰度突变的区域,减弱灰度的缓慢变化区域。因此,锐化处理可选择拉普拉斯算子对原图像进行处理。产生描写叙述灰度突变的图像。再将拉普拉斯图像与原始图像叠加而产生锐化图像。

    拉普拉斯锐化的基本方法能够由下式表示:



    锐化代码
    #include "opencv2/highgui/highgui.hpp"  
    #include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"  
    using namespace cv;   
    
    int main( int, char** argv )  
    {  
        Mat src,gray;
    	 
        src = imread( argv[1] );
        GaussianBlur( src, src, Size(3,3), 0, 0, BORDER_DEFAULT ); 
        cvtColor( src, gray, CV_RGB2GRAY );
        namedWindow("srcImage", 1); 
        namedWindow("dstImage", 1);  
    
        Mat grad,abs_grad;
        Laplacian( gray, grad, CV_16S, 3);
        convertScaleAbs( grad, abs_grad );
        Mat sharpped = gray + abs_grad;
    
        imshow("srcImage", gray);
        imshow("dstImage", sharpped);  
        waitKey();  
        return 0;  
    } 

    效果图:



    有放大噪声(非常难避免)



    计算机视觉讨论群162501053
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