基于Sigmoid函数拟合的亚像素边缘检测方法.pdf

华 南 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 37卷 第 10期 JournalofSouthChinaUniversityofTechnology Vol.37　No.10 2009年 10月 (NaturalScienceEdition) October　 2009 文章编号 :1000-565X(2009)10-0039-05 　 基于 Sigmoid函数拟合的亚像素边缘检测方法＊ 张舞杰 1 　李迪 2 　叶峰 2 (1.华南理工大 学 自动化科学与工程学院 , 广东 广州 510640;2.华南理工大学 机械与汽车工程学院 , 广东 广州 510640) 摘 　要 :亚像素边缘检测技术是采用图像处理软件算法来提高检测精度的有效途径 , 文 中对矩法 、拟合法和插值法等常用的亚像素边缘检测算法的原理 、优点和不足进行了分 析 , 提出了 Sigmoid函数拟合的亚像素边缘定位算法 .该算法采用 Sigmoid函数拟合边缘 模型 , 利用图像边缘灰度信息对模型进行非 线性 最小 二乘 拟合 , 求 得边缘 的亚 像素 位 置 .理论分析和实验结果表明 , 基于 Sigmoid函数拟合的亚像素边缘定位算法的 定位精 度为 0.045像素 , 但检测的速度比灰度矩提高了一个数量级 , 比空间矩 、Zernike矩和插 值法提高了两个数量级 .此算法 能较好地满足影 像测量的稳定 可靠 、高 精度及强实 时 性要求 . 关键词 :亚像素 ;Sigmoid函数 ;边缘检测 ;拟合 ;边缘定位 中图分类号 :TP394.1　　　　文献标识码 :A 　　随着集成制造 、工业检测等对测量精度要求的 方法达到亚像素检测精度 .插值法的计算时间短 , 运 提高 , 以及计算机视觉在工业中的不断应用 , 许多学 行效率高 , 但抗干扰能力差 , 易受噪声影响 . 者开始转向对具有更高检测精度的亚像素细分算法 拟合法是根据假设的边缘模型 , 利用边缘像素 的??究 .从 20世纪 70年代开始 , 就有不少学者提出 附近的灰度值拟合边缘模型来获得亚像素的边缘定 了一些有效的亚像素定位方法 , 目前研究的亚像素 位 .Hueckel[ 7] 用拟合参数方程的方法达到亚像素精 边缘检测方法可以归纳为三类 :矩法 、插值法和拟合 度定位 ;Bouchara等[ 8] 采用 B-Spline曲线拟合来进行 法 .Tabatabai等[ 1] 首先提出用灰度矩来定位边缘到 亚像素定位 , 它们都能提供较高的亚像素定位精度 . 亚像素精度 .Lyvers等 [ 2] 提出了空间矩的思想 , 并构 拟合法由于不需要求导 , 因此对噪声不敏感 , 具有较 造了空间矩算子来进 行亚像素定位 .Ghosa等 [ 3] 提 好的抗干扰能力 , 但因模型复杂 , 所以求解速度较慢 . 出了 Ze