PIE-Basic 微分锐化

1.基本概念

Roberts算子：

Roberts算子又称为交叉微分算法，采用交叉差分的方法表示梯度，是一种利用局部差分方法寻找边缘的算子，该算子采用对角线方向相邻两像元之差近似梯度幅值检测边缘。

Roberts算子常用来处理具有陡峭的低噪声图像，当图像边缘接近于正45度或负45度时，该算法处理效果较好。其缺点是对边缘的定位不太准确，提取的边缘线条较粗。

 

Prewitt算子：

Prewitt算子是一种一阶微分算子，对邻域内采用平均法进行差分实现图像边缘检测。

Prewitt算子对边缘的定位不如Roberts算子，但在水平方向和垂直方向的边缘检测结果较好，对噪声有抑制作用，常用于噪声较多、灰度渐变的图像的处理，但处理后图像边缘较宽，而且间断点多。

 

Sobel算子：

Sobel算子是一种用于边缘检测的离散微分算子，其在Prewitt算法的基础上，对4-邻域采用加权方法进行差分，边缘定位更准确，但检测出的边缘容易出现多像素宽度，对噪声具有平滑作用，常用于噪声较多、灰度渐变图像的处理。

 

2.功能概述

PIE-Basic软件微分锐化工具通过微分过程增强图像的边缘、轮廓或细节，使图像更加清晰。支持Prewitt算子、Sobel算子、Robert算子三种锐化方式。

Roberts算子提取的边缘线条较粗；Prewitt算子对边缘的定位不如Roberts， Prewitt算子、Sobel算子检测出的边缘容易出现多像素宽度。

 

3.演示数据

操作流程：

1）选用一景遥感影像，使用【定向滤波】功能，对选取的影像进行微分锐化处理；

2）对处理结果进行分析。

使用数据：

GF1-zcs-sub.tif——为裁剪的某一区域GF1 2m真彩色影像，为微分锐化的测试数据。

 

4.操作演示

打开PIE-Basic软件，选择菜单栏【图像处理】à【边缘增强】à【微分锐化】， 打开"微分锐化" 对话框：

• 输入文件：输入待进行微分锐化处理的影像；
• 波段选择：设置待处理的波段，默认是所有波段，也可以根据需要选择几个波段进行处理；
• 参数设置：选择锐化方式，支持Robert算子、Prewitt算子、Sobel算子三种锐化方式：

锐化方式	描述	优缺点
Robert算子	又称为交叉微分算法，是基于交叉差分的梯度算法，是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，边缘定位精度较高，但容易丢失一部分边缘，不具备抑制噪声的能力。	常用于处理陡峭边缘且含噪声少的图像，当图像边缘接近于正负45度时，处理效果较好，但对边缘的定位不太准确，提取的边缘线条较粗。
Prewitt算子	是一种图像边缘检测的微分算子，利用特定区域内像元灰度值产生的差分实现边缘检测，对噪声有抑制作用。	适用于噪声较多、灰度渐变的图像的处理，但没有考虑相邻点的距离远近对当前像元的影响，对边缘的定位不如Roberts算子，检测出的边缘容易出现多像素宽度。
Sobel算子	是一种用于边缘检测的离散微分算子，其在Prewitt算法的基础上，对4-邻域采用加权方法进行差分，提供较为精确的边缘方向信息，对噪声有抑制作用。。	考虑了综合因素，对边缘定位更准确，常用于噪声较多、灰度渐变图像的处理，但检测出的边缘容易出现多像素宽度。

• 输出文件：设置输出锐化结果的保存路径及文件名；
• 输出类型：设置文件的输出类型，支持输出字节型8位、整型/无符号整型16位、长整型/无符号长整型/浮点型32位、双精度浮点型64位多种位深类型。

所有参数设置完成后，点击【确定】按钮即可进行微分锐化处理。

 

经Prewitt算子、Sobel算子、Robert算子处理后，图像上边缘轮廓与线性目标被突出显示，而灰度变化比较平缓或均匀的区域（水域、绿地等）几乎是黑色。