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在数字图像处理领域,边缘检测是提取图像特征的重要技术。通过Matlab实现不同算子(如Sobel、Prewitt、Roberts、Marr和Canny)可以直观比较各类算法的效果差异。
Sobel算子利用3x3卷积核计算梯度近似值,对水平和垂直方向的边缘敏感。Prewitt算子与Sobel类似,但权重分配更均匀。Roberts算子采用2x2交叉差分,适合检测对角线边缘但噪声敏感度高。
Marr(即LoG算子)先通过高斯滤波平滑图像,再用拉普拉斯算子检测二阶导数过零点,能有效抑制噪声但可能产生双边缘。Canny算子作为多阶段优化算法,包含高斯滤波、非极大值抑制和双阈值检测,综合性能最优但计算复杂度较高。
在Matlab中实现时,可直接调用edge()函数并指定算子类型,或分步骤手动实现各算子的卷积运算与阈值处理。不同算子适用于不同场景:实时系统可能选择Sobel,而医学图像分析常采用Canny。理解各算子背后的数学原理(如一阶/二阶微分)比单纯调用函数更重要。