图像处理Sobel 算子-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了图像处理Sobel 算子。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

Sobel算子是一种常用的图像处理算法，用于边缘检测。它利用了图像中灰度值的变化来识别边缘的位置。在OpenCV中，Sobel算子通常用于图像梯度计算，其中包括水平方向和垂直方向的梯度。这两个方向的梯度合并后可以得到图像的边缘信息。

原理：

Sobel算子的原理基于图像中的灰度变化。它使用了一个小的卷积核（3x3的矩阵）对图像进行卷积操作，以检测图像中像素值的梯度。对于水平方向和垂直方向的梯度，Sobel算子使用以下两个核：
水平方向的Sobel算子核：
$\text{SobelX} = \begin{bmatrix} -1 & 0 & 1 \\ -2 & 0 & 2 \\ -1 & 0 & 1 \end{bmatrix}$
垂直方向的Sobel算子核：
$\text{SobelY} = \begin{bmatrix} -1 & -2 & -1 \\ 0 & 0 & 0 \\ 1 & 2 & 1 \end{bmatrix}$

这两个核分别对图像进行水平和垂直方向的卷积运算，得到了水平方向和垂直方向上的梯度。

作用和适用场景：

边缘检测：Sobel算子可以帮助识别图像中的边缘，因为边缘处的灰度值通常会发生剧烈变化。
特征提取：梯度信息可以用于图像的特征提取，例如在计算机视觉任务中用于对象识别、图像分割等。

公式：

Sobel算子在水平方向（x轴）的应用：
$G_x = \text{SobelX} * \text{图像}$
Sobel算子在垂直方向（y轴）的应用：
$G_y = \text{SobelY} * \text{图像}$
最终梯度图像的合并：
$\text{梯度图像} = \sqrt{{G_x}^2 + {G_y}^2}$ 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-756038.html

代码示例：

import cv2
import numpy as np

def show_images(image):
    cv2.namedWindow('image',cv2.WINDOW_KEEPRATIO)
    cv2.imshow('image',image)
    cv2.waitKey()
    cv2.destroyAllWindows()

def Sobel(image):
    # 使用Sobel算子计算水平方向和垂直方向的梯度
    sobel_x = cv2.Sobel(img, cv2.CV_64F, 1, 0, ksize=3)
    sobel_y = cv2.Sobel(img, cv2.CV_64F, 0, 1, ksize=3)
    # 计算梯度的幅值
    gradient_img = np.sqrt(sobel_x ** 2 + sobel_y ** 2)

    return sobel_x,sobel_y,gradient_img

if __name__ == '__main__':
    # 读取图像
    img = cv2.imread('cat-dog.png', flags=0)
    re_img=Sobel(img)
    # 将四张图像连接成一个大图像
    top_row = np.hstack((img, re_img[0]))
    bottom_row = np.hstack((re_img[1], re_img[2]))
    combined_img = np.vstack((top_row, bottom_row))

    show_images(combined_img)