【数字图像处理】一种求图像边缘的方法

一幅图像，背景为黑色。其中有一个白色物体，其边缘连续。现在要求出其外边缘，即与黑色背景相交的部分，组成边缘线，并且由单个像素组成。

思想：

首先找到位于图像最上方的那个白色点。

然后从这个白色点（当前点）开始搜索下一个相邻的位于边缘上的点。并且定义当前起始搜索方向为方向1（如图一）.搜索的方式为：从当前方向开始，按顺时针依次检查每个方向上的相邻点(8连通域)，看是否为白色点。如果是，则其为下一个边缘点。在8个方向搜索完毕之前，一定能够搜索到下一个边缘点，因为图像边缘是连续的。

接着，把当前点定义为刚刚搜索到的相邻的下一个边缘点。并且修改当前起始搜索方向为：上一步搜索到下一个边缘点的方向逆时针旋转90度。为什么要旋转90度是因为边缘可能是弯折的。但是即便是弯折，下一个边缘点也一定在旋转90度后的范围之内。这个画图就可以看出，因为我们求得是外边缘。然后从此方向按顺时针搜索下一个相邻的边缘点。一直到搜索到的下一个相邻的边缘点就是最初的起始点为止，边缘点全部找到。

这个方法只能寻找外层的单像素边缘。对于有空洞的则无能为力。而且要求边缘连续，规则。

实现代码（matlab）：

%构造一幅图像 % height = 256; % width = 256; % I = zeros(height,width); % I(100:160,80:160) = 255; % I(70:100,100:130) = 255; % I(160:180,120:150) = 255; I = imread('1.jpg'); I = rgb2gray(I); I = im2bw(I); I = double(I); [height,width] = size(I); for i = 1:height for j = 1:width if I(i,j) == 1 I(i,j) = 255; end end end I = 255 - I;%程序适用于黑色背景、白色前景的图像 figure,imshow(I); %寻找最上方的白色点 for i = 1:height flag = 0;%标记是否找到 for j = 1:width if I(i,j) == 255 flag = 1; highest_i = i;%记录最上方的点的坐标 highest_j = j; break; end end if flag == 1 break; end end %以最上方的点为起始点进行搜索 MAXNUM = 99999; EdgeCount = 0;%边缘点得个数 EdgeLoc = zeros(MAXNUM,2); %把最上方的点加入边缘点数组 EdgeCount = EdgeCount + 1; EdgeLoc(EdgeCount,1) = highest_i; EdgeLoc(EdgeCount,2) = highest_j; current_i = highest_i;%记录当前点得坐标 current_j = highest_j; next_i = -1;%记录边缘上的与当前点相邻的下一个点得坐标 next_j = -1; direct = zeros(8,2);%记录搜索方向：8个 direct(1,1) = 0; direct(1,2) = 1; direct(2,1) = 1; direct(2,2) = 1; direct(3,1) = 1; direct(3,2) = 0; direct(4,1) = 1; direct(4,2) = -1; direct(5,1) = 0; direct(5,2) = -1; direct(6,1) = -1; direct(6,2) = -1; direct(7,1) = -1; direct(7,2) = 0; direct(8,1) = -1; direct(8,2) = 1; while next_i ~= highest_i || next_j ~= highest_j if current_i == highest_i && current_j == highest_j direct_index = 1;%记录搜索方向:起始点，搜索方向从1开始 end while 1 == 1%按序搜索 next_i = current_i + direct(direct_index,1); next_j = current_j + direct(direct_index,2); if I(next_i,next_j) == 255%搜索到下一个边缘点 EdgeCount = EdgeCount + 1; EdgeLoc(EdgeCount,1) = next_i; EdgeLoc(EdgeCount,2) = next_j; break; end direct_index = direct_index + 1; if direct_index > 8 direct_index = direct_index - 8; end end %更新变量的值 current_i = next_i; current_j = next_j; direct_index = direct_index - 2;%逆时针旋转90度 if direct_index < 1 direct_index = direct_index + 8; end end ImageEdge = zeros(height,width); for i = 1:EdgeCount ImageEdge(EdgeLoc(i,1),EdgeLoc(i,2)) = 255; end figure,imshow(ImageEdge)

运行结果：

读入的一幅用Windows7自带画图工具随手画得图像（白色背景、黑色前景，程序中进行了处理，转化为了黑色背景，白色前景）：

检测出来的边缘：