نوشته‌ها

مقدمه

الگوریتم های لبه یابی- انسان مي تواند بسیاري از اشیاء را از روي تصویر خطوط آنها شناسایي كند. بهترین مثال برای آن تصاویر کارتنی است. سیستم بینایي انسان قبل از بازشناسي رنگ یا شدت روشنایي نوعی كشف لبه انجام مي دهد. بنابراین انجام كشف لبه قبل از تفسیر تصاویر در سیستمهاي خودكار منطقي به نظر مي رسد. انجام عملیات كشف لبه پردازش مهمي در بسیاري از سیستمهاي بینایي مصنوعي محسوب مي شود. هدف اصلی لبه یابی کاهش حجم داده ها در تصویر به همراه حفظ ساختار و شکل اصلی تصویر است. مرزماند سایه یک واقعیت فیزیکی نیست و عبارت است از جایی که بخشی از تصویر شروع یا تمام میشود. لبه را میتوان به عنوان جایی که صفحات افقی و عمودی جسم به هم میرسند در نظر گرفت.

یکی از متداولترین اعمال در تحلیل تصویر تشخیص لبه می باشد به این دلیل که لبه مرز میان یک شی و زمینهء آن است به عبارت دیگر لبه تغییر دو سطح خاکستري یا مقادیر مربوط به روشنایی دو پیکسل مجاور است که در مکان خاصی از تصویر رخ می دهد.هر چه این تغییر در سطح بیشتر باشد تشخیص لبه ساده تر خواهد بود.

نقاطي از تصویر كه داراي تغییرات روشنایي ناگھاني ھستند اغلب لبه یا نقاط لبه نامیده مي شوند. نقاط لبه معمولا ً شامل مرزھاي اشیاء و دیگر انواع تغییرات روشنایي و ھمچنین لبه ھاي نویزي مي باشند.

انواع لبه:

انواع لبه در لبه یابی

انواع الگوریتم های لبه یابی

۱- الگوریتم soble

این متد لبه ها را با استفاده از تخمین زدن مشتق پیدا می کند، که لبه ها را در آن نقاطی بر می گرداند که گرادیان تصویر I ، max است. در فیلتر سوبل دو ماسک به صورت زیر وجود دارد:

ماسک سوبل عمودی         ماسک سوبل افقی

ماسک سوبل افقی بیشتر لبه هاي افقی را مشخص میکند و ماسک سوبل عمودي،لبه هاي عمودي را مشخص میکند.

براي مشخص شدن کلیه لبه ها:
اگر Gو Gy تصاویر فیلتر شده به وسیله ماسک افقی و عمودي باشند، آنگاه تصویر  فرمول الگوریتم سوبل    لبه هاي تصویر را بهتر نشان میدهد. روال فوق به عملگر یا الگورریتم سوبل موسوم است.
در عمل، به منظور کاهش هزینه محاسبات، به جاي  فرمول الگوریتم سوبل  میتوان از تقریب [Gx] + [Gy] استفاده میشود. توجه شود که نتیجه این دو فرمول تقریبا یکسان است ولی فرمول دوم با هزینه کمتري قابل محاسبه است.

تأثیر عملگر سوبل بر لبه یابی تصاویر

 

کد الگوریتم Sobel در Matlab:

clc; clear; close all; warning off; 
I=imread('lena.bmp');
I=im2double(I);
I=imnoise(I, 'gaussian', 0, 0.001);
figure(1);
imshow(I);title('org img');
[height width R]=size(I);
for i=2:height-1
    for j=2:width-1
        Dx(i,j)=[I(i+1,j-1)-I(i-1,j-1)]+2*[I(i+1,j)-I(i-1,j)]+[I(i+1,j+1)-I(i-1,j+1)];
        Dy(i,j)=[I(i-1,j+1)-I(i-1,j-1)]+2*[I(i,j+1)-I(i,j-1)]+[I(i+1,j+1)-I(i+1,j-1)];
        S(i,j)=sqrt(Dx(i,j)^2+Dy(i,j)^2);
        if Dx(i,j)<1
            Dx(i,j)=0;
        else Dx(i,j)=1;
        end
        if Dy(i,j)<1
            Dy(i,j)=0;
        else Dy(i,j)=1;
        end
    end
end
figure(2);
imshow(Dx,[]);
figure(3);
imshow(Dy,[]);
for i=1:255
    for j=1:255
       if (S(i,j)<1)
            S(i,j)=0;
        else S(i,j)=1;
        end
    end
end
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

الگوریتم سوبل به زبان متلب

رمز فایل : behsanandish.com

 


۲- الگوریتم Canny

لبه یاب کنی توسط جان اف کنی در سال ۱۹۸۶ ایجدداد شد و هنوز یک لبه یاب استاندارد و با دقت و کیفیت بالا میباشد.الگوریتم لبه یابی کنی یکی از بهترین لبه یابها تا به امروز است. این الگوریتم لبه یابی از سه بخش اصلی زیر تشکیل شده است:

  • تضعیف نویز
  • پیدا کردن نقاطی که بتوان آنها را به عنوان لبه در نظر گرفت
  • حذب نقاطی که احتمال لبه بودن آنها کم است

 

معیارهایی که در لبه یا کنی مطرح است:
۱ -پایین آوردن نرخ خطا- یعنی تا حد امکان هیچ لبه ای در تصویر نباید گم شود و هم چنین هیچ چیزی که لبه نیست نباید به جای لبه فرض شود. لبه هان پیدا شده تا حد ممکن به لبه ها اصلی
نزدیک باشند.

۲ -لبه در مکان واقعی خود باشد- یعنی تا حد ممکن لبه ها کمترین فاصله را با مکان واقعی خود داشته باشند.
۳ -بران هر لبه فقط یک پاسخ داشته باشیم.

۴ -لبه ها کمترین ضخامت را داشته باشند- (در صورت امکان یک پیکسل).
لبه یاب کنی بخاطر توانایی در تولید لبه های نازک تا حد یک ییکسل برای لبه های پیوسته معروف شده است. این لبه یاب شامل چهار مرحله و چهار ورودی زیر است:
یک تصویر ورودی
یک پارامتر به نام سیگما جهت مقدار نرم کنندگی تصویر
یک حد آستانه بالا (Th)
یک حد آستانه پایین (Tl)

 

و مراحل شامل

۱- در ابتدا باید تصویر رنگی را به جهت لبه یابی بهتر به یک تصویر سطح خاکسترن تبدیب کرد.

۲- نویز را از تصویر دریافتی حذف کرد. بدلیل اینکه فیلتر گاوسین از یک ماسک ساده برای حذف نویز استفاده می کند لبه یاب کنی در مرحله اول برای حذف نویز آن را بکار میگیرد.

۳- در یک تصویر سطح خاکستر جایی را که بیشترین تغییرات را داشته باشند به عنوان لبه در نظر گرفته می شوند و این مکانها با گرفتن گرادیان تصویر با استفاده عملگر سوبل بدست می آیند. سپس لبه های مات یافت شده به لبه های تیزتر تبدیل می شوند.

۴- برخی از لبه های کشف شده واقعا لبه نیستند و در واقع نویز هستند که باید آنها توسط حد آستانه هیسترزیس فیلتر شوند.هیسترزیس از دو حد آستانه بالاتر (Th) و حد آستانه پایین تر (Tl) استفاده کرده و کنی پیشنهاد می کند که نسبت استانه بالا به پایین سه به یک باشد.

 این روش بیشتر به کشف لبه های ضعیف به درستی می پردازد و کمتر فریب نویز را می خورد و از بقیه روش ها بهتر است.

 

الگوریتم Canny    عملکرد الگوریتم Canny

 

clear; clc; close all; warning off;
I=imread('siahosefid.bmp');
I=imnoise(I, 'gaussian', 0, 0.001);
figure(1)
imshow(I);
A=filter2(fspecial('average',3),I)/255; 
figure(2)
imshow(A);
gauss_I=I;
Isize=size(I);
ans=zeros(size(I));
dir=zeros(size(I));
I=double(I);
gauss_I=double(gauss_I);
fx=0;
fy=0;
for i=2:Isize(1)-1
    for j=2:Isize(2)-1
        fx=gauss_I(i,j)+gauss_I(i,j+1)-gauss_I(i+1,j)-gauss_I(i+1,j+1);
        fy=gauss_I(i,j)+gauss_I(i+1,j)-gauss_I(i,j+1)-gauss_I(i+1,j+1);
        ans(i,j)=sqrt(fx*fx+fy*fy);
        dir(i,j)=atan(fy/fx);
    end
end
figure(3)
imshow(ans)
for i=2:Isize(1)-1
    for j=2:Isize(2)-1
        if dir(i,j)>=-pi/8 & dir(i,j)<pi/8</pre>
<pre>           if ans(i,j)<=ans(i,j-1) | ans(i,j)<=ans(i,j+1)
                ans(i,j)=0;
            end
        end
        if dir(i,j)>=pi/8 & dir(i,j)<3*pi/8
            if ans(i,j)<=ans(i-1,j+1) | ans(i,j)<=ans(i+1,j-1)
                ans(i,j)=0;
            end
        end
        if dir(i,j)>=3*pi/8 | dir(i,j)<-3*pi/8
            if ans(i,j)<=ans(i-1,j) | ans(i,j)<=ans(i+1,j)
                ans(i,j)=0;
            end
        end
        if dir(i,j)<-pi/8 & dir(i,j)>=3*pi/8
            if ans(i,j)<=ans(i-1,j-1) | ans(i,j)<=ans(i+1,j+1)
                ans(i,j)=0;
            end
        end
        if ans(i,j)<40
            ans(i,j)=0;
        else
            ans(i,j)=255;
        end
    end
end
figure(4)
imshow(ans)

 

دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

رمز فایل : behsanandish.com

 


 ۳- الگوریتم Roberts

این الگوریتم به نویز حساسیت زیادی دارد وپیکسل های کمتری را برای تقریب گرادیان بکار می برد،درضمن نسبت به الگوریتم canny هم قدرت کمتری دارد.

 

الگوریتم Robertsعملکرد الگوریتم Roberts

 

clc; clear; close all; warning off;
I=imread('siahosefid.bmp');
I=imnoise(I, 'gaussian', 0, 0.001);
I=im2double(I);
figure(1);
imshow(I);
[height width R]=size(I);
for i=2:height-1
    for j=2:width-1
        R(i,j)=abs(I(i+1,j+1)-I(i,j))+abs(I(i+1,j)-I(i,j+1));
        Z(i,j)=abs(I(i+1,j+1)-I(i,j));
        X(i,j)=abs(I(i+1,j)-I(i,j+1));
    end
end
for i=1:height-1
    for j=1:width-1
        if (R(i,j)<0.25)
            R(i,j)=0;
        else R(i,j)=1;
        end
        if (Z(i,j)<0.25)
            Z(i,j)=0;
        else Z(i,j)=1;
        end
        if (X(i,j)<0.25)
            X(i,j)=0;
        else X(i,j)=1;
        end
    end
end
figure(2);
imshow(Z,[]);
figure(3);
imshow(X,[]);
figure(4);
imshow(R,[]);

دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

Robert in Matlab

رمز فایل : behsanandish.com

 


۴- الگوریتم Prewitt

این الگوریتم شباهت زیادی با الگوریتم sobel دارد با این تفاوت که ضرایب ماسک آنها با هم فرق می کند.

 

الگوریتم Prewittعملکرد الگوریتم Prewitt

I=imread('siahosefid.bmp');
I=im2double(I);
I=imnoise(I, 'gaussian', 0, 0.001);
figure(1);
imshow(I,[]); 
[height width R]=size(I);
for i=2:height-1
    for j=2:width-1
        Dx(i,j)=[I(i+1,j-1)-I(i-1,j-1)]+[I(i+1,j)-I(i-1,j)]+[I(i+1,j+1)-I(i-1,j+1)];
        Dy(i,j)=[I(i-1,j+1)-I(i-1,j-1)]+[I(i,j+1)-I(i,j-1)]+[I(i+1,j+1)-I(i+1,j-1)];
        P(i,j)=sqrt(Dx(i,j)^2+Dy(i,j)^2);
        if Dx(i,j)<0.5
           Dx(i,j)=0;
        else Dx(i,j)=1;
        end
        if Dy(i,j)<0.5
           Dy(i,j)=0;
        else Dy(i,j)=1;
        end
    end
end
figure(2);
imshow(Dx,[]); 
figure(3);
imshow(Dy,[]);
for i=1:height-1
    for j=1:width-1
        if (P(i,j)<0.5)
            P(i,j)=0;
        else P(i,j)=1;
        end
    end
end
figure(4);
imshow(P,[]);

 

دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

Prewitt In Matlab

رمز فایل : behsanandish.com

 


۵- الگوریتم Zerocross

این الگوریتم قسمت هایی از لاپلاس یک تصویر را جستجو می کند که مقدار لاپلاس از صفر می گذرد. به عبارت دیگر نقاطی که لاپلاس علامت را تغییر می دهد.

 

الگوریتم Zerocrossعملکرد الگوریتم Zerocross

 

[BW,threshOut] =edge(graypic,'zerocross')
[BW,threshOut] = edge(graypic,'zerocross',sensitive,filter name);
sensitive -> حساسیت
بین ۰ و ۱ و حساس ترین حالت ۰

 

دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

Zerocross In Matlab

رمز فایل : behsanandish.com

 


۶- الگوریتم  LOG)Laplacian of gaussian)

لاپلاس یک اندازه گیری ایزوتروپیک دوبعدی از مشتق فضایی مرتبه دوم از یک تصویر است. لاپلاس یک تصویر، مناطق تغییرات شدت سریع را نشان می دهد و بنابراین اغلب برای تشخیص لبه استفاده می شود.

 

الگوریتم LOGعملکرد الگوریتم LOG-2

 

 

clc; clear; close all; warning off; 
f=imread('siahosefid.bmp');
%f=imnoise(f, 'gaussian', 0, 0.001);
k=double(f);
figure(1)
imshow(f)
[m,n]=size(f);
k=[zeros(m,1) k zeros(m,1)];
k=[zeros(1,n+2);k;zeros(1,n+2)];
T=30; 
for i=2:m+1 
    for j=2:n+1 
        g(i,j)=k(i-1,j)+k(i+1,j)+k(i,j-1)+k(i,j+1)-4*k(i,j);
    end
end
for i=2:m+1  
    for j=2:n+1
        if  g(i,j)<T 
            g(i,j)=0;
        else
            g(i,j)=1;
        end
    end
end    
figure(2)
imshow(g)

 

دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

LOG In Matlab

رمز فایل : behsanandish.com

 

الگوریتم sobel

کد الگوریتم سوبل – متد سوبل لبه ها را با استفاده از تخمین زدن مشتق پیدا می کند، که لبه ها را در آن نقاطی بر می گرداند که گرادیان تصویر I ، max است. پیشنهاد می کنیم جهت آشنایی با الگوریتم های لبه یابی، مطلب «الگوریتم های لبه یابی و انواع آن» را مشاهده نمایید. در فیلتر سوبل دو ماسک به صورت زیر وجود دارد:

ماسک سوبل عمودی         ماسک سوبل افقی

ماسک سوبل افقی بیشتر لبه هاي افقی را مشخص میکند و ماسک سوبل عمودي،لبه هاي عمودي را مشخص میکند.

براي مشخص شدن کلیه لبه ها:
اگر Gو Gy تصاویر فیلتر شده به وسیله ماسک افقی و عمودي باشند، آنگاه تصویر  فرمول الگوریتم سوبل    لبه هاي تصویر را بهتر نشان میدهد. روال فوق به عملگر یا الگورریتم سوبل موسوم است.
در عمل، به منظور کاهش هزینه محاسبات، به جاي  فرمول الگوریتم سوبل  میتوان از تقریب [Gx] + [Gy] استفاده میشود. توجه شود که نتیجه این دو فرمول تقریبا یکسان است ولی فرمول دوم با هزینه کمتري قابل محاسبه می باشد.

تأثیر عملگر سوبل بر لبه یابی تصاویر

 

کد الگوریتم سوبل( Sobel ) در Matlab:

 

clc; clear; close all; warning off; 

I=imread('lena.bmp');
I=im2double(I);
I=imnoise(I, 'gaussian', 0, 0.001);
figure(1);
imshow(I);title('org img');

[height width R]=size(I);

for i=2:height-1
    for j=2:width-1
        Dx(i,j)=[I(i+1,j-1)-I(i-1,j-1)]+2*[I(i+1,j)-I(i-1,j)]+[I(i+1,j+1)-I(i-1,j+1)];
        Dy(i,j)=[I(i-1,j+1)-I(i-1,j-1)]+2*[I(i,j+1)-I(i,j-1)]+[I(i+1,j+1)-I(i+1,j-1)];
        S(i,j)=sqrt(Dx(i,j)^2+Dy(i,j)^2);
        if Dx(i,j)<1
            Dx(i,j)=0;
        else Dx(i,j)=1;
        end
        if Dy(i,j)<1
            Dy(i,j)=0;
        else Dy(i,j)=1;
        end
    end
end
figure(2);
imshow(Dx,[]);

figure(3);
imshow(Dy,[]);

for i=1:255
    for j=1:255
       if (S(i,j)<1)
            S(i,j)=0;
        else S(i,j)=1;
        end
    end
end
figure(4);
imshow(S,[]);
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

الگوریتم سوبل به زبان متلب

رمز فایل : behsanandish.com


 

کد الگوریتم سوبل( Sobel ) در #C:

۱٫کد برای فیلتر کانولوشن: بخش اول این تابع برای گرفتن اطلاعات تصویر و ذخیره آن به آرایه اختصاص داده شده است.

 

private static Bitmap ConvolutionFilter(Bitmap sourceImage, 
    double[,] xkernel, 
    double[,] ykernel, double factor = 1, int bias = 0, bool grayscale = false)
{

    //Image dimensions stored in variables for convenience
    int width = sourceImage.Width;
    int height = sourceImage.Height;

     //Lock source image bits into system memory
    BitmapData srcData = sourceImage.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadOnly, PixelFormat.Format32bppArgb);

     //Get the total number of bytes in your image - 32 bytes per pixel x image width x image height -> for 32bpp images
    int bytes = srcData.Stride * srcData.Height;

     //Create byte arrays to hold pixel information of your image
    byte[] pixelBuffer = new byte[bytes];
    byte[] resultBuffer = new byte[bytes];

     //Get the address of the first pixel data
    IntPtr srcScan0 = srcData.Scan0;

     //Copy image data to one of the byte arrays
    Marshal.Copy(srcScan0, pixelBuffer, 0, bytes);

    //Unlock bits from system memory -> we have all our needed info in the array
    sourceImage.UnlockBits(srcData);

 

۲٫کد تبدیل سیاه و سفید: از آنجایی که اپراتور Sobel اغلب برای تصاویر سیاه و سفید استفاده می شود، در اینجا یک کد برای تبدیل به سیاه و سفید است که توسط پارامتر boolean شما می توانید انتخاب کنید تبدیل کردن را یا نه.

 

//Convert your image to grayscale if necessary
if (grayscale == true)
{
    float rgb = 0;
    for (int i = 0; i < pixelBuffer.Length; i += 4)
    {
        rgb = pixelBuffer[i] * .21f;
        rgb += pixelBuffer[i + 1] * .71f;
        rgb += pixelBuffer[i + 2] * .071f;
        pixelBuffer[i] = (byte)rgb;
        pixelBuffer[i + 1] = pixelBuffer[i];
        pixelBuffer[i + 2] = pixelBuffer[i];
        pixelBuffer[i + 3] = 255;
    }
}

 

۳٫کد برای تنظیم متغیرهای مورد استفاده در فرآیند کانولوشن:

 

/Create variable for pixel data for each kernel
double xr = 0.0;
double xg = 0.0;
double xb = 0.0;
double yr = 0.0;
double yg = 0.0;
double yb = 0.0;
double rt = 0.0;
double gt = 0.0;
double bt = 0.0;

//This is how much your center pixel is offset from the border of your kernel
//Sobel is 3x3, so center is 1 pixel from the kernel border
int filterOffset = 1;
int calcOffset = 0;
int byteOffset = 0;

//Start with the pixel that is offset 1 from top and 1 from the left side
//this is so entire kernel is on your image
for (int OffsetY = filterOffset; OffsetY < height - filterOffset; OffsetY++)
{
    for (int OffsetX = filterOffset; OffsetX < width - filterOffset; OffsetX++)
    {
        //reset rgb values to 0
        xr = xg = xb = yr = yg = yb = 0;
        rt = gt = bt = 0.0;

        //position of the kernel center pixel
        byteOffset = OffsetY * srcData.Stride + OffsetX * 4;

 

۴٫ اعمال کانولوشن هسته به پیکسل فعلی:

 

//kernel calculations
for (int filterY = -filterOffset; filterY <= filterOffset; filterY++)
{
for (int filterX = -filterOffset; filterX <= filterOffset; filterX++)
{
calcOffset = byteOffset + filterX * 4 + filterY * srcData.Stride;
xb += (double)(pixelBuffer[calcOffset]) * xkernel[filterY + filterOffset, filterX + filterOffset];
xg += (double)(pixelBuffer[calcOffset + 1]) * xkernel[filterY + filterOffset, filterX + filterOffset];
xr += (double)(pixelBuffer[calcOffset + 2]) * xkernel[filterY + filterOffset, filterX + filterOffset];
yb += (double)(pixelBuffer[calcOffset]) * ykernel[filterY + filterOffset, filterX + filterOffset];
yg += (double)(pixelBuffer[calcOffset + 1]) * ykernel[filterY + filterOffset, filterX + filterOffset];
yr += (double)(pixelBuffer[calcOffset + 2]) * ykernel[filterY + filterOffset, filterX + filterOffset];
}
}

//total rgb values for this pixel
bt = Math.Sqrt((xb * xb) + (yb * yb));
gt = Math.Sqrt((xg * xg) + (yg * yg));
rt = Math.Sqrt((xr * xr) + (yr * yr));

//set limits, bytes can hold values from 0 up to 255;
if (bt > 255) bt = 255;
else if (bt < 0) bt = 0;
if (gt > 255) gt = 255;
else if (gt < 0) gt = 0;
if (rt > 255) rt = 255;
else if (rt < 0) rt = 0;

//set new data in the other byte array for your image data
resultBuffer[byteOffset] = (byte)(bt);
resultBuffer[byteOffset + 1] = (byte)(gt);
resultBuffer[byteOffset + 2] = (byte)(rt);
resultBuffer[byteOffset + 3] = 255;
}
}

 

۵٫ کد خروجی تصویر پردازش شده:

 

//Create new bitmap which will hold the processed data
    Bitmap resultImage = new Bitmap(width, height);

    //Lock bits into system memory
    BitmapData resultData = resultImage.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.WriteOnly, PixelFormat.Format32bppArgb);

    //Copy from byte array that holds processed data to bitmap
    Marshal.Copy(resultBuffer, 0, resultData.Scan0, resultBuffer.Length);

    //Unlock bits from system memory
    resultImage.UnlockBits(resultData);

    //Return processed image
    return resultImage;
}

 

۶٫ کد برای هسته سوبل:

 

//Sobel operator kernel for horizontal pixel changes
private static double[,] xSobel
{
    get
    {
        return new double[,]
        {
            { -۱, ۰, ۱ },
            { -۲, ۰, ۲ },
            { -۱, ۰, ۱ }
        };
    }
}

//Sobel operator kernel for vertical pixel changes
private static double[,] ySobel
{
    get
    {
        return new double[,]
        {
            {  ۱,  ۲,  ۱ },
            {  ۰,  ۰,  ۰ },
            { -۱, -۲, -۱ }
        };
    }
}

 

همه این کد در اینجا موجود است (پروژه با ویژوال استودیو ۲۰۱۵ ایجاد شد):

SobelOperatorInC#

رمز فایل : behsanandish.com

 

کد الگوریتم sobel در #C

 


 

کد الگوریتم سوبل( Sobel ) در ++C:

در ادامه دو کد برای الگوریتم Sobel  در ++C آماده کردیم:

۱٫

 

#include<iostream>
#include<cmath>
#include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>

using namespace std;
using namespace cv;

 
// Computes the x component of the gradient vector
// at a given point in a image.
// returns gradient in the x direction
int xGradient(Mat image, int x, int y)
{
    return image.at<uchar>(y-1, x-1) +
                ۲*image.at<uchar>(y, x-1) +
                 image.at<uchar>(y+1, x-1) -
                  image.at<uchar>(y-1, x+1) -
                   ۲*image.at<uchar>(y, x+1) -
                    image.at<uchar>(y+1, x+1);
}

// Computes the y component of the gradient vector
// at a given point in a image
// returns gradient in the y direction

int yGradient(Mat image, int x, int y)
{
    return image.at<uchar>(y-1, x-1) +
                ۲*image.at<uchar>(y-1, x) +
                 image.at<uchar>(y-1, x+1) -
                  image.at<uchar>(y+1, x-1) -
                   ۲*image.at<uchar>(y+1, x) -
                    image.at<uchar>(y+1, x+1);
}

int main()
{

      Mat src, dst;
      int gx, gy, sum;

      // Load an image
      src = imread("lena.jpg", CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);
      dst = src.clone();
      if( !src.data )
      { return -1; }

        for(int y = 0; y < src.rows; y++)
            for(int x = 0; x < src.cols; x++)
                dst.at<uchar>(y,x) = 0.0;

        for(int y = 1; y < src.rows - 1; y++){
            for(int x = 1; x < src.cols - 1; x++){
                gx = xGradient(src, x, y);
                gy = yGradient(src, x, y);
                sum = abs(gx) + abs(gy);
                sum = sum > 255 ? 255:sum;
                sum = sum < 0 ? 0 : sum;
                dst.at<uchar>(y,x) = sum;
            }
        }

        namedWindow("final");
        imshow("final", dst);

        namedWindow("initial");
        imshow("initial", src);

      waitKey();

 
    return 0;
}

 

دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

Sobel in C++-Code1

رمز فایل : behsanandish.com

 

۲٫

 

#include "itkImage.h"
#include "itkImageFileReader.h"
#include "itkImageFileWriter.h"
#include "itkSobelEdgeDetectionImageFilter.h"

int main( int argc, char* argv[] )
{
  if( argc != 3 )
    {
    std::cerr << "Usage: "<< std::endl;
    std::cerr << argv[0];
    std::cerr << "<InputFileName> <OutputFileName>";
    std::cerr << std::endl;
    return EXIT_FAILURE;
    }

  constexpr unsigned int Dimension = 2;

  using InputPixelType = unsigned char;
  using InputImageType = itk::Image< InputPixelType, Dimension >;

  using ReaderType = itk::ImageFileReader< InputImageType >;
  ReaderType::Pointer reader = ReaderType::New();
  reader->SetFileName( argv[1] );

  using OutputPixelType = float;
  using OutputImageType = itk::Image< OutputPixelType, Dimension >;

  using FilterType = itk::SobelEdgeDetectionImageFilter< InputImageType, OutputImageType >;
  FilterType::Pointer filter = FilterType::New();
  filter->SetInput( reader->GetOutput() );

  using WriterType = itk::ImageFileWriter< OutputImageType >;
  WriterType::Pointer writer = WriterType::New();
  writer->SetFileName( argv[2] );
  writer->SetInput( filter->GetOutput() );

  try
    {
    writer->Update();
    }
  catch( itk::ExceptionObject & error )
    {
    std::cerr << "Error: " << error << std::endl;
    return EXIT_FAILURE;
    }

  return EXIT_SUCCESS;
}

 

دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

Sobel in C++-Code2

رمز فایل : behsanandish.com

 


کد الگوریتم سوبل( Sobel ) در C:

 

/* sobel.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <float.h>
#include "mypgm.h"

void sobel_filtering( )
     /* Spatial filtering of image data */
     /* Sobel filter (horizontal differentiation */
     /* Input: image1[y][x] ---- Outout: image2[y][x] */
{
  /* Definition of Sobel filter in horizontal direction */
  int weight[3][3] = {{ -1,  ۰,  ۱ },
      { -۲,  ۰,  ۲ },
      { -۱,  ۰,  ۱ }};
  double pixel_value;
  double min, max;
  int x, y, i, j;  /* Loop variable */

  /* Maximum values calculation after filtering*/
  printf("Now, filtering of input image is performed\n\n");
  min = DBL_MAX;
  max = -DBL_MAX;
  for (y = 1; y < y_size1 - 1; y++) {
    for (x = 1; x < x_size1 - 1; x++) {
      pixel_value = 0.0;
      for (j = -1; j <= 1; j++) {
    for (i = -1; i <= 1; i++) {
      pixel_value += weight[j + 1][i + 1] * image1[y + j][x + i];
    }
      }
      if (pixel_value < min) min = pixel_value;
      if (pixel_value > max) max = pixel_value;
    }
  }
  if ((int)(max - min) == 0) {
    printf("Nothing exists!!!\n\n");
    exit(1);
  }

  /* Initialization of image2[y][x] */
  x_size2 = x_size1;
  y_size2 = y_size1;
  for (y = 0; y < y_size2; y++) {
    for (x = 0; x < x_size2; x++) {
      image2[y][x] = 0;
    }
  }
  /* Generation of image2 after linear transformtion */
  for (y = 1; y < y_size1 - 1; y++) {
    for (x = 1; x < x_size1 - 1; x++) {
      pixel_value = 0.0;
      for (j = -1; j <= 1; j++) {
    for (i = -1; i <= 1; i++) {
      pixel_value += weight[j + 1][i + 1] * image1[y + j][x + i];
    }
      }
      pixel_value = MAX_BRIGHTNESS * (pixel_value - min) / (max - min);
      image2[y][x] = (unsigned char)pixel_value;
    }
  }
}

main( )
{
  load_image_data( );   /* Input of image1 */ 
  sobel_filtering( );   /* Sobel filter is applied to image1 */
  save_image_data( );   /* Output of image2 */
  return 0;
}
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

Sobel in C

رمز فایل : behsanandish.com


 

کد الگوریتم سوبل( Sobel ) در Visual Basic:

 

Private Sub bEdge_Click(sender As Object, e As EventArgs) _
Handles bEdge.Click

'Sobel Edge'
Dim tmpImage As Bitmap = New Bitmap(picOriginal.Image)
Dim bmpImage As Bitmap = New Bitmap(picOriginal.Image)

Dim intWidth As Integer = tmpImage.Width
Dim intHeight As Integer = tmpImage.Height

Dim intOldX As Integer(,) = New Integer(,) {{-1, 0, 1}, _
{-۲, ۰, ۲}, {-۱, ۰, ۱}}
Dim intOldY As Integer(,) = New Integer(,) {{1, 2, 1}, _
{۰, ۰, ۰}, {-۱, -۲, -۱}}

Dim intR As Integer(,) = New Integer(intWidth - 1, _
intHeight - 1) {}
Dim intG As Integer(,) = New Integer(intWidth - 1, _
intHeight - 1) {}
Dim intB As Integer(,) = New Integer(intWidth - 1, _
intHeight - 1) {}

Dim intMax As Integer = 128 * 128

For i As Integer = 0 To intWidth - 1

For j As Integer = 0 To intHeight - 1

intR(i, j) = tmpImage.GetPixel(i, j).R
intG(i, j) = tmpImage.GetPixel(i, j).G
intB(i, j) = tmpImage.GetPixel(i, j).B

Next

Next

Dim intRX As Integer = 0
Dim intRY As Integer = 0
Dim intGX As Integer = 0
Dim intGY As Integer = 0
Dim intBX As Integer = 0
Dim intBY As Integer = 0

Dim intRTot As Integer
Dim intGTot As Integer
Dim intBTot As Integer

For i As Integer = 1 To tmpImage.Width - 1 - 1

For j As Integer = 1 To tmpImage.Height - 1 - 1

intRX = 0
intRY = 0
intGX = 0
intGY = 0
intBX = 0
intBY = 0

intRTot = 0
intGTot = 0
intBTot = 0

For width As Integer = -1 To 2 - 1

For height As Integer = -1 To 2 - 1

intRTot = intR(i + height, j + width)
intRX += intOldX(width + 1, height + 1) * intRTot
intRY += intOldY(width + 1, height + 1) * intRTot

intGTot = intG(i + height, j + width)
intGX += intOldX(width + 1, height + 1) * intGTot
intGY += intOldY(width + 1, height + 1) * intGTot

intBTot = intB(i + height, j + width)
intBX += intOldX(width + 1, height + 1) * intBTot
intBY += intOldY(width + 1, height + 1) * intBTot

Next

Next

If intRX * intRX + intRY * intRY > intMax OrElse
intGX * intGX + intGY * intGY > intMax OrElse
intBX * intBX + intBY * intBY > intMax Then

bmpImage.SetPixel(i, j, Color.Black)

Else

bmpImage.SetPixel(i, j, Color.Transparent)

End If

Next

Next

picModified.Image = bmpImage

End Sub
دانلود کد فوق از طریق لینک زیر:

Sobel in VB

رمز فایل : behsanandish.com

 

کد الگوریتم sobel در VB

 


 

پیشنهاد می کنیم جهت آشنایی با الگوریتم های لبه یابی، مطلب «الگوریتم های لبه یابی و انواع آن» را مشاهده نمایید.