OpenCV 边缘检测
边缘检测广泛用于图像处理中的背景去除、形状检测和图像结构分析。在图像处理中，图像中存在的边缘被表征为像素强度水平的突然变化。
例如，如果有一张黑色背景的猫的图片，在这张图片的边缘，会出现颜色或像素值的突然变化，比如从黑色到白色。
OpenCV 中有两种方法可以用来检测图像中存在的边缘，一种是 Canny 边缘检测器，另一种是 Sobel 边缘检测器。
本教程将讨论使用 OpenCV 中的 canny 或 Sobel 边缘检测器检测图像中的边缘。
OpenCV Canny 边缘检测
我们可以使用 OpenCV 的 Canny() 函数进行精明边缘检测。我们必须使用 GaussianBlur() 函数来平滑图像以获得更好的结果。
由于像素强度的突然变化，在边缘检测期间可以检测到一些额外的边缘，这些边缘不是我们想要检测的实际边缘的一部分。这就是为什么我们需要去除给定图像中存在的噪声。
例如，让我们使用 imread() 函数读取图像并使用 cvtColor() 函数将其转换为灰度。
之后，我们将对图像进行平滑处理，然后将其与上下阈值一起传递到 Canny() 函数中，以检测图像中存在的边缘。
请参阅下面的代码。
import cv2
img_src = cv2.imread('cat.jpg')
cv2.imshow('Original', img_src)
gray_img = cv2.cvtColor(img_src, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
blur_img = cv2.GaussianBlur(gray_img, (3,3), 0)
img_edges = cv2.Canny(image=blur_img, threshold1=50, threshold2=155)
cv2.imshow('Canny Edge Detection', img_edges)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
输出：
Canny 边缘检测器是多级的，它通过多个步骤来找到图像中存在的边缘。第一步，该算法减少给定图像中存在的噪声。
第二步，算法求给定图像在 x 和 y 方向的一阶导数，然后利用该导数求出边缘梯度的大小和角度。
第三步，该算法通过比较局部最大像素与其邻域来去除不需要的边缘。
第四步，算法使用用户定义的两个强度级别过滤边缘。如果边缘的值在定义的强度范围之间，则将其视为有效边缘。
在上面的代码中，Canny() 函数的第一个参数 image 是给定的图像，应该是 8 位的。第二个参数 threshold1 和第三个参数 threshold2 设置阈值范围。
Canny() 函数还有两个可选参数。第一个可选参数 apertureSize 用于设置 Sobel 算子的孔径大小，默认情况下，其值设置为 3。
第二个可选参数 L2gradient 设置渐变类型。默认情况下，正常梯度设置为 false，如果我们将其设置为 true，函数将使用 L2 梯度。
如果我们在 Canny() 函数中更改阈值范围，输出将会改变，因为范围过滤了边缘。
OpenCV Sobel 边缘检测
如上所述，canny 边缘检测器是多级的。它去除噪声，找到边缘，并使用阈值范围过滤它们。
如果我们不想去除噪声或过滤边缘，我们可以使用 OpenCV 的 Sobel() 函数而不是 Canny()。Sobel() 函数求图像在 x、y 或两个方向的导数，然后将图像与核卷积得到 Sobel 边缘图像。
Sobel() 函数还使用像素强度的突然变化来查找边缘。例如，让我们使用 Sobel() 函数查找上述猫图像的边缘。
请参阅下面的代码。
import cv2
img_src = cv2.imread('cat.jpg')
cv2.imshow('Original', img_src)
gray_img = cv2.cvtColor(img_src, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
blur_img = cv2.GaussianBlur(gray_img, (3,3), 0)
sobel_x = cv2.Sobel(src=blur_img, ddepth=cv2.CV_64F, dx=1, dy=1, ksize=3)
cv2.imshow('Sobel Edge Detection', sobel_x)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
输出：
如我们所见，上图中存在很多边缘，甚至包含不需要的边缘，因为边缘没有被过滤，我们也没有去除图像中存在的噪声。Sobel() 函数的第一个参数 src 是源图像。
第二个参数 ddepth 用于设置输出图像的深度。第三个参数 dx 用于设置 x 导数的阶，第四个参数 dy 用于设置 y 导数的阶。
第四个参数 ksize 用于设置内核大小，其值应为 1、3、5 或 7。第五个参数 scale 用于设置导数的比例因子，并且默认情况下，不使用比例。
第六个参数 delta 也是可选的，用于设置添加到输出的 delta 值。第七个参数 borderType 也是可选的，用于设置像素外插的方法，默认设置边框类型为默认边框。
检查此链接以获取有关边框类型的更多详细信息。
