[OpenCV官方教程中文版-段力辉译]-Canny边缘检测
Canny边缘检测是一种非常流行的边缘检测算法，是John Canny在1986年提出的。它是一个多阶段的算法，即由多个步骤构成。
- 图像降噪
Canny 边缘检测是一种非常流行的边缘检测算法，是 John F.Canny 在1986 年提出的。它是一个有很多步构成的算法，我们接下来会逐步介绍。 -
计算图像梯度
由于边缘检测很容易受到噪声影响，所以第一步是使用 5x5 的高斯滤波器去除噪声，这个前面我们已经学过了。对平滑后的图像使用 Sobel 算子计算水平方向和竖直方向的一阶导数（图像梯度）（Gx 和 Gy）。根据得到的这两幅梯度图（Gx 和 Gy）找到边界的梯度和方向，公式如下：
image.png
梯度的方向一般总是与边界垂直。梯度方向被归为四类：垂直，水平，和两个对角线。
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非极大值抑制
在获得梯度的方向和大小之后，应该对整幅图像做一个扫描，去除那些非边界上的点。对每一个像素进行检查，看这个点的梯度是不是周围具有相同梯度方向的点中最大的。如下图所示：
image.png
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阈值筛选
现在要确定那些边界才是真正的边界。这时我们需要设置两个阈值：minVal 和 maxVal。当图像的灰度梯度高于 maxVal 时被认为是真的边界，那些低于 minVal 的边界会被抛弃。如果介于两者之间的话，就要看这个点是否与某个被确定为真正的边界点相连，如果是就认为它也是边界点，如果不是就抛弃。如下图：
image.png
A 高于阈值 maxVal 所以是真正的边界点，C 虽然低于 maxVal 但高于minVal 并且与 A 相连，所以也被认为是真正的边界点。而 B 就会被抛弃，因为他不仅低于 maxVal 而且不与真正的边界点相连。所以选择合适的 maxVal和 minVal 对于能否得到好的结果非常重要。在这一步一些小的噪声点也会被除去，因为我们假设边界都是一些长的线段。
原型
OpenCV-Python中Canny函数的原型为：
edge = cv2.Canny(image, threshold1, threshold2[, edges[, apertureSize[, L2gradient ]]])
必要参数：
- 第一个参数是需要处理的原图像，该图像必须为单通道的灰度图；
- 第二个参数是阈值1；
- 第三个参数是阈值2。
在 OpenCV 中只需要一个函数：cv2.Canny()，就可以完成以上几步。让我们看如何使用这个函数。这个函数的第一个参数是输入图像。第二和第三个分别是 minVal 和 maxVal。第三个参数设置用来计算图像梯度的 Sobel卷积核的大小，默认值为 3。最后一个参数是 L2gradient，它可以用来设定求梯度大小的方程。如果设为 True，就会使用我们上面提到过的方程，否则使用方程：Edge−Gradient(G) = |G2x| + |G2y| 代替，默认值为 False。
使用
Canny函数的使用很简单，只需指定最大和最小阈值即可。如下：
#coding=utf-8
import cv2
import numpy as np
img = cv2.imread("D:/lion.jpg", 0) # 由于Canny只能处理灰度图，所以将读取的图像转成灰度图
img = cv2.GaussianBlur(img,(3,3),0) # 用高斯平滑处理原图像降噪。若效果不好可调节高斯核大小
canny = cv2.Canny(img, 50, 150) # 调用Canny函数，指定最大和最小阈值，其中apertureSize默认为3。
cv2.imshow('Canny', canny)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
image.png
处理结果如下：
分别为高斯核为（1，1）和（3, 3）的效果图：
image.png
image.png
更多
这个程序只是静态的，下面是可以在运行时调整阈值大小的程序。其代码如下：
import cv2
import numpy as np
def CannyThreshold(lowThreshold):
detected_edges = cv2.GaussianBlur(gray,(3,3),0)
detected_edges =cv2.Canny(detected_edges,lowThreshold,lowThreshold*ratio,apertureSize = kernel_size)
dst = cv2.bitwise_and(img,img,mask = detected_edges) # just add some colours to edges from original image.
cv2.imshow('canny demo',dst)
lowThreshold = 0
max_lowThreshold = 100
ratio = 3
kernel_size = 3
img = cv2.imread('D:/lion.jpg')
gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
cv2.namedWindow('canny demo')
cv2.createTrackbar('Min threshold','canny demo',lowThreshold, max_lowThreshold, CannyThreshold)
CannyThreshold(0) # initialization
if cv2.waitKey(0) == 27:
cv2.destroyAllWindows()
效果图如下：
image.png
