我正在尝试将一些Matlab代码迁移到OpenCV，并需要一个完全复制的梯度函数。我已经尝试过cv :: Sobel函数，但由于某种原因，结果cv :: Mat中的值与Matlab版本中的值不同。我需要将X和Y梯度分别存储在矩阵中以进行进一步的计算。
任何可以实现此目的的解决方法都很好。
5个回答
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Sobel只能计算图像像素的二阶导数，这不是我们想要的。
(f(i+1,j) + f(i-1,j) - 2f(i,j)) / 2
我们需要的是
(f(i+i,j)-f(i-1,j)) / 2
因此我们需要应用
Mat kernelx = (Mat_<float>(1,3)<<-0.5, 0, 0.5);
Mat kernely = (Mat_<float>(3,1)<<-0.5, 0, 0.5);
filter2D(src, fx, -1, kernelx)
filter2D(src, fy, -1, kernely);
Matlab将边界像素与内部像素区分对待。因此，上面的代码在边界值处是错误的。可以使用BORDER_CONSTANT将边界值延伸出一个常数值，不幸的是OpenCV默认的常数值为-1，而且不能更改为0（这是我们想要的）。
因此，在处理边界值时，我没有一个非常简洁的答案。只需尝试手动计算一阶导数...
- Pei Guo
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1哦，实际上，您可以使用copyMakeBorder()函数来使用特定常量值扩展Mat的边框。 - Pei Guo
1这怎么会有这么多赞？？？ “Sobel只能计算二阶导数” 不不不！ Sobel估计的是一阶导数，而不是二阶。 - Cris Luengo
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- Antonio
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我仍然不确定使用哪种borderType会产生类似的结果。更详细的解释会真正有所帮助。 - Arpan Shah
我正在寻找使用Matlab梯度和cv::Sobel后得到的矩阵精确结果。 - Arpan Shah
@ArpanShah 是否清楚边框类型仅影响图像边框上的像素（因此，如果您有内核大小为3，则仅影响第一行、第一列、最后一行、最后一列，否则影响前2行、前2列等，如果您有内核大小为5等）。仅当您计算Sobel的区域不是整个图像，而是其中的某些内容时，才使用与默认值不同的内容，在该区域限制之外的信息仍然具有意义。 - Antonio
我对一个脉冲矩阵进行了简单的测试，例如以下内容：[0 0 0; 0 1 0; 0 1 0]，当我在Matlab中运行梯度和在OpenCV中运行Sobel时，得到了不同的结果。 - Arpan Shah
@ArpanShah 这是因为Sobel有不同的卷积核，例如[-1 -2 -1; 0 0 0; 1 2 1]。如果您想使用特定的卷积核，可以使用filter2D函数，我已经更新了我的答案。 - Antonio
嘿，我发现大小为1的内核镜像Matlab。然而，边界值仍然不匹配。您有任何想法如何使其匹配吗？ - Arpan Shah
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Jorrit的回答部分正确。在某些情况下，方向导数的值可能为负数，MATLAB将保留这些负数，但OpenCV Mat会将负数设置为0。
- Harry Lee
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这里是解决方案。使用OpenCV的convertTo函数，将CV_8U类型转换为CV_32FC1类型，在处理完成后，再将CV_32FC1类型转换回CV_8U类型！ - Harry Lee
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Matlab在计算梯度时，对于内部行和边界行进行了不同的处理（当然，列也是如此）。在边界处，它是一个简单的前向差分gradY(1) = row(2) - row(1)。内部行的梯度是通过中心差分计算的gradY(2) = (row(3) - row(1)) / 2。
我认为你不能仅通过在OpenCV上运行单个卷积滤波器来实现相同的结果。使用cv::Sobel()并设置ksize = 1，然后处理边界（可以手动或应用[1 -1]过滤器）。
- Atze Kaputtnik
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Pei的回答部分正确。Matlab使用以下计算来处理边界：
G(:,1) = A(:,2) - A(:,1); G(:,N) = A(:,N) - A(:,N-1);
因此，使用以下OpenCV代码完成梯度：
static cv::Mat kernelx = (cv::Mat_<double>(1, 3) << -0.5, 0, 0.5);
static cv::Mat kernely = (cv::Mat_<double>(3, 1) << -0.5, 0, 0.5);
cv::Mat fx, fy;
cv::filter2D(Image, fx, -1, kernelx, cv::Point(-1, -1), 0, cv::BORDER_REPLICATE);
cv::filter2D(Image, fy, -1, kernely, cv::Point(-1, -1), 0, cv::BORDER_REPLICATE);
fx.col(fx.cols - 1) *= 2;
fx.col(0) *= 2;
fy.row(fy.rows - 1) *= 2;
fy.row(0) *= 2;
- Jorrit Smit
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cv::Sobel()正是你想要的。如果你发布你所使用的代码（以及你期望它输出什么），我们可以查看并了解你的问题所在。 - Aurelius