基于Facet模型的闪光图像边缘检测

针对闪光图像的特点,对经典边缘检测算子进行了分析,发现存在检测出的边缘粗和对噪声的干扰比较敏感的缺点,提出了一种基于Facet模型的爆轰实验图像边缘检测算法。该方法吸取了其它同类方法的优点,引进了正交基简化了运算,用离散正交多项式对图像每个像素的邻域作最佳曲面拟合,在此基础上使用整体梯度算子寻求二阶方向导数的零交叉点,最终提取边缘点。结果表明：该方法检测出的边

第 2 2卷第 7期21 0 0年 7月

强激光与粒子束H I H PO W ER LA S G ER A N D PA RT I CLE BEA M S

VoI 2 . 2,No. 7

J 1,2 1 u. 0 0

文章编号： 1 0—3 2 2 1 ) 7 1 4 5 0 14 2 ( 0 0 0— 6 00

基于 F ct型的闪光图像边缘检测 ae模张小琳，景越峰，刘军 (国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳 6 10 )中 29 0

摘

要：针对闪光图像的特点，经典边缘检测算子进行了分析，现存在检测出的边缘粗和对噪声的 对发

干扰比较敏感的缺点，出了一种基于 F ct型的爆轰实验图像边缘检测算法。该方法吸取了其它同类方提 ae模法的优点，进了正交基简化了运算，离散正交多项式对图像每个像素的邻域作最佳曲面拟合，此基础上引用在使用整体梯度算子寻求二阶方向导数的零交叉点，终提取边缘点。结果表明：方法检测出的边缘细，且最该并光滑连续，图像噪声干扰有较强的抑制能力，于孤立的边缘能够给出较精确的定位。对对 关键词： F ct型；整体梯度算子；曲面拟合；拟合窗口；闪光图像；边缘检测 ae模 中图分类号： TP 9 31文献标志码： A d i1 . 7 8 HP P 2 1 2 0 . 6 0 o:0 3 8/ L B 0 0 2 7 1 4

闪光照相是爆轰实验测量的主要手段之一 l,了获得爆轰时刻靶材料的物理状态 (速度、力等)需】为]如压，要对爆轰实验图像进行分析处理，中一项重要的工作是边缘检测。爆轰实验图像在成像、输和接收过程中其传受到多种因素的影响，具体表现为噪声大、糊严重、比度低、模对畸变等。在人工判读底片的过程中，可避免不地会引入一定程度的测量误差，如果要对爆轰实验图像进行精确测量，须依靠数字图像处理技术，图像进必对行边缘检测，目标与背景分离。将

目前边缘检测技术得到了广泛的应用，经典的边缘检测算法是以原始图像按像素的某邻域来构造边缘检测算子， R b r算子、 o e算子、 rw t算子、 rc如 o et s S bl Pe i t

Ki h算子、 a lc n算子等 _] s L pa i a 2。这几种经典边缘检测 算子的优点是计算简单、熟、成速度快，缺点是检测出的边缘比较粗、噪声的干扰比较敏感。然而，于具有对对

低对比度、糊和各种噪声的实际图像，模由于噪声效应，一些重要的边缘可能丢失，而虚假的边缘反而会出现。为尽量克服这些问题，出现了 3类主要技术：预先用光滑滤波器进行卷积、曲面拟合以及标记松弛法 _。Mar 4] r首先提出用 2高斯加权函数对原始图像作最佳平滑，维再用 L pain二阶微分算子对平滑的结果用提取零交 a lc a叉点的方法作边缘检测，的优点是过滤了噪声，点是可能将原有的边缘也给平滑了； rwi用关于坐它缺 Pe t t

标的 7阶多项式对原始图像进行最小二乘方意义下的曲面拟合，一步用简单边缘检测算子检测边缘；"/进Hu c e用 2维分段线性函数对原始图像进行曲面拟合， ekl用参数估计方法进一步检测边缘；而 Haa c rl k吸取 i了前面一些方法的优点，出用离散正交多项式对原始图像每一像素的某邻域作曲面最佳拟合，提在拟合曲面上求二阶方向导数的零交叉点，最终提取边缘点[ ( F ct 7即 ae模型 )这一方法检测出的边缘细、滑连续，图像 3,光对噪声干扰有较强的抑制能力，是近年来出现的较好的方法。

本文首先介绍 F ct型的原理，结合爆轰实验图像的特点和测量要求，出了 F ct型在爆轰实验 ae模并给 ae模图像边缘检测中的具体应用及其有效性。

1基于 F ct型的爆轰实验图像的边缘检测 ae模1 1 F c t型原理 . ae模

F ct ae模型是由 R M.Haai . rl k于 18 c 9 4年首先提出的。假定一幅图像已经被划分为若干个连接着的区域，每个区域满足一定的灰度分布， rl k称这样的一个区域为一个 F ct Haai c a e。灰度分布要求每个 F c t ae的灰度函数是其对应区域内像元行与列的多项式函数。对一幅图像而言，它可以用若干个相互连接着的 F ct ae

来近似。根据灰度函数的次数不同， ae模型可分为平面模型、面模型、次模型、次模型。2 a e模

F ct斜二三 D F ct型利用当前像素 2 D邻域中的灰度值拟合为二元三次多项式]记为，f(,)一是 rc 1+ k r正 f十是 r+ k r + 3 2 4 jC+ k。 k + 。+ k C k 6 c 7 r 8。+ r 9+ k。 1C 0 () 1

*收稿日期： 0 90— 2 2 0— 51;修订日期：0 0 0— 8 2 1— 10 基金项目：国工程物理研究院基金项目( 0 7 0 0 6中 2 o B 10 )

作者简介：小琳 ( 9 3 )女，林农安人，研，要从事图像处理研究；h li@sn.O 张 17一，吉助主 z x f ia CN。— p