Canny边缘检测

开发环境：

  1. Windows 11 家庭中文版
  2. Microsoft Visual Studio Community 2019
  3. VTK-9.3.0.rc0
  4. vtk-example

demo解决问题：实现了Canny边缘检测算法的图像处理过程。

图像处理过程：

  1. 亮度提取（vtkImageLuminance）
  2. 图像类型转换（vtkImageCast）
  3. 图像平滑（vtkImageGaussianSmooth）
  4. 图像梯度计算（vtkImageGradient）
  5. 图像梯度幅值计算（vtkImageMagnitude）
  6. 非极大值抑制（vtkImageNonMaximumSuppression）
  7. 在处理完图像后，将得到的图像数据转换为vtkStructuredPoints类型，并进行边缘连接、阈值处理、几何滤波等操作。最后将处理结果添加到边缘渲染器中。最后，通过交互器进行初始化和渲染。

canny边缘提取的相关学习内容了以从这里了解下：

[Python图像处理] 四十二.Python图像锐化及边缘检测万字详解（Roberts、Prewitt、Sobel、Laplacian、Canny、LOG）
边缘监测算子
在这里插入图片描述

prj name: CannyEdgeDetector

#include <vtkCamera.h>
#include <vtkGeometryFilter.h>
#include <vtkImageActor.h>
#include <vtkImageCast.h>
#include <vtkImageConstantPad.h>
#include <vtkImageGaussianSmooth.h>
#include <vtkImageGradient.h>
#include <vtkImageLuminance.h>
#include <vtkImageMagnitude.h>
#include <vtkImageNonMaximumSuppression.h>
#include <vtkImageToStructuredPoints.h>
#include <vtkLinkEdgels.h>
#include <vtkNamedColors.h>
#include <vtkNew.h>
#include <vtkPNGReader.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkProperty.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkStripper.h>
#include <vtkSubPixelPositionEdgels.h>
#include <vtkThreshold.h>int main(int argc, char* argv[])
{vtkNew<vtkNamedColors> colors;if (argc != 2){std::cerr << "Required args: filename.png e.g. Gourds.png" << std::endl;return EXIT_FAILURE;}std::string filename = argv[1];std::cout << filename << std::endl;// Define viewport ranges// (xmin, ymin, xmax, ymax)double originalViewport[4] = {0.0, 0.0, 0.5, 1.0};double edgeViewport[4] = {0.5, 0.0, 1.0, 1.0};vtkNew<vtkRenderer> originalRenderer;originalRenderer->SetViewport(originalViewport);originalRenderer->SetBackground(colors->GetColor3d("SlateGray").GetData());vtkNew<vtkRenderer> edgeRenderer;edgeRenderer->SetViewport(edgeViewport);edgeRenderer->SetBackground(colors->GetColor3d("LightSlateGray").GetData());vtkNew<vtkRenderWindow> renderWindow;renderWindow->SetSize(600, 300);renderWindow->SetMultiSamples(0);renderWindow->AddRenderer(originalRenderer);renderWindow->AddRenderer(edgeRenderer);renderWindow->SetWindowName("CannyEdgeDetector");vtkNew<vtkRenderWindowInteractor> interactor;interactor->SetRenderWindow(renderWindow);vtkNew<vtkPNGReader> imageIn;imageIn->SetFileName(filename.c_str());imageIn->Update();vtkNew<vtkImageActor> imageActor;imageActor->SetInputData(imageIn->GetOutput());originalRenderer->AddActor(imageActor);vtkNew<vtkImageLuminance> il;il->SetInputConnection(imageIn->GetOutputPort());vtkNew<vtkImageCast> ic;ic->SetOutputScalarTypeToFloat();ic->SetInputConnection(il->GetOutputPort());// Smooth the image.vtkNew<vtkImageGaussianSmooth> gs;gs->SetInputConnection(ic->GetOutputPort());gs->SetDimensionality(2);gs->SetRadiusFactors(1, 1, 0);// Gradient the image.vtkNew<vtkImageGradient> imgGradient;imgGradient->SetInputConnection(gs->GetOutputPort());imgGradient->SetDimensionality(2);vtkNew<vtkImageMagnitude> imgMagnitude;imgMagnitude->SetInputConnection(imgGradient->GetOutputPort());// Non maximum suppression.vtkNew<vtkImageNonMaximumSuppression> nonMax;imgMagnitude->Update();nonMax->SetMagnitudeInputData(imgMagnitude->GetOutput());imgGradient->Update();nonMax->SetVectorInputData(imgGradient->GetOutput());nonMax->SetDimensionality(2);vtkNew<vtkImageConstantPad> pad;pad->SetInputConnection(imgGradient->GetOutputPort());pad->SetOutputNumberOfScalarComponents(3);pad->SetConstant(0);vtkNew<vtkImageToStructuredPoints> i2sp1;i2sp1->SetInputConnection(nonMax->GetOutputPort());pad->Update();i2sp1->SetVectorInputData(pad->GetOutput());// Link edgles.vtkNew<vtkLinkEdgels> imgLink;imgLink->SetInputConnection(i2sp1->GetOutputPort());imgLink->SetGradientThreshold(2);// Threshold links.vtkNew<vtkThreshold> thresholdEdges;thresholdEdges->SetInputConnection(imgLink->GetOutputPort());thresholdEdges->SetUpperThreshold(10);thresholdEdges->SetThresholdFunction(vtkThreshold::THRESHOLD_UPPER);thresholdEdges->AllScalarsOff();vtkNew<vtkGeometryFilter> gf;gf->SetInputConnection(thresholdEdges->GetOutputPort());vtkNew<vtkImageToStructuredPoints> i2sp;i2sp->SetInputConnection(imgMagnitude->GetOutputPort());pad->Update();i2sp->SetVectorInputData(pad->GetOutput());// Subpixel them.vtkNew<vtkSubPixelPositionEdgels> spe;spe->SetInputConnection(gf->GetOutputPort());i2sp->Update();spe->SetGradMapsData(i2sp->GetStructuredPointsOutput());vtkNew<vtkStripper> strip;strip->SetInputConnection(spe->GetOutputPort());vtkNew<vtkPolyDataMapper> dsm;dsm->SetInputConnection(strip->GetOutputPort());dsm->ScalarVisibilityOff();vtkNew<vtkActor> planeActor;planeActor->SetMapper(dsm);planeActor->GetProperty()->SetAmbient(1.0);planeActor->GetProperty()->SetDiffuse(0.0);planeActor->GetProperty()->SetColor(colors->GetColor3d("GhostWhite").GetData());// Add the actors to the renderer, set the background and size.edgeRenderer->AddActor(planeActor);// Render the image.interactor->Initialize();renderWindow->Render();renderWindow->Render();interactor->Start();return EXIT_SUCCESS;
}

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