Qt图像处置处罚技术十二:QImage实现边沿检测(sobel算法)

结果图

原理

Sobel算法是一种常用的边沿检测算法，它利用图像的灰度变革来检测图像中物体的边沿。Sobel算法主要包罗以下几个步调：
灰度化： 起首将彩色图像转换为灰度图像，因为灰度图像只包含单通道的灰度信息，有利于边沿检测处置处罚。
盘算水平和垂直方向的梯度： 对灰度图像进行水平和垂直方向的滤波操作。分别利用Sobel算子对图像进行卷积操作，Sobel算子是一个3x3的矩阵，用于对图像的每个像素进行加权求和，以便捕捉到图像中灰度变革最为明显的地方。水平方向的Sobel算子通常表现为Gx，垂直方向的Sobel算子通常表现为Gy。
归并梯度： 盘算水平和垂直方向梯度的幅值，通常利用以下公式来归并水平和垂直方向的梯度：
[ G = \sqrt{G_x^2 + G_y^2} ]
此中，(G) 表现综合梯度，(G_x) 和 (G_y) 分别表现水平和垂直方向的梯度。
阈值处置处罚： 对归并后的梯度图像进行阈值处置处罚，通过设置合适的阈值来筛选出明显的边沿，抑制一些非边沿的干扰信息。
非极大值抑制： 进一步细化边沿位置，通过保存局部梯度最大的像素值，抑制其他非最大值的像素，以得到更细化、更正确的边沿信息。
总的来说，Sobel算法通过盘算图像中每个像素点的梯度值，从而找到图像中灰度变革明显的位置，辨认物体的边沿信息。这种方法在盘算上比力简单，且结果比力稳固，因此被广泛应用在图像处置处罚范畴中的边沿检测任务中。
源码

1. // Sobel算子
2. int sobelOperator(const QImage &image, int x, int y)
3. {
4.     int gx = 0, gy = 0;
6.     // Sobel算子
7.     int sobelX[3][3] = {{-1, 0, 1},
8.                         {-2, 0, 2},
9.                         {-1, 0, 1}};
10.     int sobelY[3][3] = {{-1, -2, -1},
11.                         {0, 0, 0},
12.                         {1, 2, 1}};
14.     // 遍历Sobel算子的3x3邻域
15.     for (int i = -1; i <= 1; ++i) {
16.         for (int j = -1; j <= 1; ++j) {
17.             // 获取邻域内的像素值，超出边界的像素使用0代替
18.             int pixelX = qBound(0, x + i, image.width() - 1);
19.             int pixelY = qBound(0, y + j, image.height() - 1);
20.             QColor pixelColor(image.pixel(pixelX, pixelY));
22.             // 计算梯度值
23.             gx += sobelX[i + 1][j + 1] * pixelColor.red();
24.             gy += sobelY[i + 1][j + 1] * pixelColor.red();
25.         }
26.     }
28.     // 计算梯度的幅值
29.     int gradientMagnitude = qAbs(gx) + qAbs(gy);
31.     // 对梯度值进行归一化处理，确保在[0, 255]范围内
32.     gradientMagnitude = qBound(0, gradientMagnitude, 255);
34.     return gradientMagnitude;
35. }
37. // 边缘检测函数
38. QImage detectEdges(const QImage &inputImage)
39. {
40.     QImage outputImage(inputImage.size(), inputImage.format());
42.     for (int y = 0; y < inputImage.height(); ++y) {
43.         for (int x = 0; x < inputImage.width(); ++x) {
44.             // 对每个像素应用Sobel算子
45.             int gradientMagnitude = sobelOperator(inputImage, x, y);
46.             // 将梯度值作为边缘强度，用灰度值表示
47.             outputImage.setPixelColor(x, y, QColor(gradientMagnitude, gradientMagnitude, gradientMagnitude));
48.         }
49.     }
51.     return outputImage;
52. }

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