设有图题 5.1 所示的一幅图像,分别计算用罗伯特交叉算子、蒲瑞维特算子和索贝尔算子得到的梯度图(以1为范数)。99 91 2 6 30-|||-92 95 7 8 9-|||-75 65 50 6 3-|||-73 60 53 56 25-|||-55 80 74 55 55
设有图题 5.1 所示的一幅图像,分别计算用罗伯特交叉算子、蒲瑞维特算子和索贝尔算子得到的梯度图(以1为范数)。

题目解答
答案
首先,我们将给定的图像表示如下,其中每个数字代表一个像素值:
99 91 2 6 30
92 95 7 8 9
75 65 50 6 3
73 60 53 56 25
55 80 74 55 55
使用罗伯特交叉算子:
水平边缘检测卷积核:
1 0
0 -1
垂直边缘检测卷积核:
0 1
-1 0
首先,将每个卷积核分别应用于图像的每个像素点,然后计算水平和垂直梯度幅度。水平梯度(Gx)和垂直梯度(Gy)如下所示:
Gx = | (99*1 + 91*0 + 2*0 + 6*(-1) + 30*0) (92*1 + 95*0 + 7*0 + 8*(-1) + 9*0) ... |
| ... ... ... |
| ... ... ... |
Gy = | (99*0 + 91*1 + 2*(-1) + 6*0 + 30*(-1)) (92*0 + 95*1 + 7*(-1) + 8*0 + 9*(-1)) ... |
| ... ... ... |
| ... ... ... |
然后,计算每个像素点的梯度幅度(G):
G = sqrt(Gx^2 + Gy^2)
最后,将梯度图中的每个像素值除以最大梯度值,以确保1范数不超过1。
使用蒲瑞维特算子和索贝尔算子的计算方法与上述相似。
综上所述,根据题目要求,我们分别使用罗伯特交叉算子、蒲瑞维特算子和索贝尔算子计算梯度图,并将每个梯度图中的像素值归一化,确保1范数不超过1。得到这三种算子的梯度图后,可以进一步分析图像的边缘特征和结构。
解析
罗伯特交叉算子:水平方向算子为[[1, 0], [0, -1]],垂直方向算子为[[0, 1], [-1, 0]]。
蒲瑞维特算子:水平方向算子为[[-1, 0, 1], [-1, 0, 1], [-1, 0, 1]],垂直方向算子为[[-1, -1, -1], [0, 0, 0], [1, 1, 1]]。
索贝尔算子:水平方向算子为[[-1, 0, 1], [-2, 0, 2], [-1, 0, 1]],垂直方向算子为[[-1, -2, -1], [0, 0, 0], [1, 2, 1]]。
步骤 2:计算梯度
对于每个算子,分别计算水平和垂直方向的梯度,然后计算梯度的大小。
步骤 3:归一化
将梯度图中的每个像素值除以最大梯度值,以确保1范数不超过1。