OpenGL GLSL-Sobel边缘检测过滤器

关于此主题，我已经在GLSL中成功实现了Sobel Edge Detection过滤器。以下是过滤器的片段着色器代码：

#version 330 core
in vec2 TexCoords;
out vec4 color;

uniform sampler2D screenTexture;

mat3 sx = mat3( 
    1.0, 2.0, 1.0, 
    0.0, 0.0, 0.0, 
   -1.0, -2.0, -1.0 
);
mat3 sy = mat3( 
    1.0, 0.0, -1.0, 
    2.0, 0.0, -2.0, 
    1.0, 0.0, -1.0 
);

void main()
{
    vec3 diffuse = texture(screenTexture, TexCoords.st).rgb;
    mat3 I;
    for (int i=0; i<3; i++) {
        for (int j=0; j<3; j++) {
            vec3 sample  = texelFetch(screenTexture, ivec2(gl_FragCoord) + ivec2(i-1,j-1), 0 ).rgb;
            I[i][j] = length(sample); 
    }
}

float gx = dot(sx[0], I[0]) + dot(sx[1], I[1]) + dot(sx[2], I[2]); 
float gy = dot(sy[0], I[0]) + dot(sy[1], I[1]) + dot(sy[2], I[2]);

float g = sqrt(pow(gx, 2.0)+pow(gy, 2.0));
color = vec4(diffuse - vec3(g), 1.0);
}

这是具有Sobel边缘检测的多维数据集的结果：

如果放大图片，您会看到Sobel产生很多“噪音”：
由于蓝/白渐变，整个场景中都有灰色的水平条纹。此外，光锥在立方体上产生不需要的图案。由于立方体左半部分的光锥，立方体左侧的黑色边缘也似乎褪色了。高斯模糊滤镜，使边缘更明显。在文章的底部，还有似乎能产生更好结果的canny边缘检测过滤器。

现在我有两个问题：

以下步骤是否正确，以产生最佳的边缘检测结果： />
如果是，如何合并原始图像和处理过的图像？我的意思是，在完成上述步骤后，我得到的图像要么是完全黑的，带有白色边缘，要么是反之。如何将边缘放在原始图像/纹理上？

感谢您的帮助！

我想知道您是否可以通过某种方式利用OpenGL的edge标志来获得所需的结果。在行模式下，看起来仅绘制了带有边标志的顶点之间的边。这里有描述。（我自己没有使用过，或者我会举一个例子。）

#1 楼

最佳结果在很大程度上取决于您的用例。它们还取决于您要实现什么效果。 Sobel只是一个边缘检测过滤器：边缘将取决于输入信号，选择输入信号取决于您。

这里您将彩色图像用作输入，过滤器正确地检测蓝色渐变中的淡淡边缘，而立方体的边缘与背景颜色的颜色太接近时，立方体的边缘会中断。可以输入到Sobel过滤器的其他信息。例如，深度和法线是边缘检测的良好候选者。照明前的反照率就可以适应了。使用不同的输入进行测试，并根据获得的结果决定使用哪些输入。

关于如何结合边缘信息的问题，建议您在使用前先过滤一下g 。然后，您可以使用它在原始颜色和所需的边缘颜色之间进行插值。例如，您可以尝试以下操作：

     float g = sqrt(pow(gx, 2.0)+pow(gy, 2.0));

    // Try different values and see what happens
    g = smoothstep(0.4, 0.6, g);

    vec3 edgeColor = vec3(1., 0., 0.2);
    color = vec4(mix(diffuse, edgeColor, g), 1.);

附录

要使用深度或法线，您需要将其保存在纹理中如果还没有完成的话。为常规渲染过程创建帧缓冲区时，可以在其上附加各种纹理（请参见glFramebufferTexture2D），并向其写入其他信息，而不仅仅是场景的颜色。纹理（带有GL_DEPTH_ATTACHMENT），它将自动用于深度。如果您附加一个或多个颜色纹理（使用GL_COLOR_ATTACHMENTi），则可以通过将多个输出声明到片段着色器（以前使用gl_FragData来完成；这两种方法都请参见glDrawBuffers）来写入它们。有关该主题的更多信息，请查找“多渲染目标”（MRT）。

$ \ begingroup $
好消息，谢谢朱利安。另一个问题：如何在片段着色器中使用深度或常规信息？我对GLSL还是很陌生，因此不知道如何在Sobel算法中包含这些值。
$ \ endgroup $
– enne87
16年6月19日在14:25

$ \ begingroup $
为渲染过程创建帧缓冲区时，可以在其中附加多个纹理。如果附加深度纹理，它将自动用于深度。它附加了另一个可以分别写入其中的颜色纹理（请参见opengl.org/sdk/docs/man/html/glDrawBuffers.xhtml），此功能称为“多渲染目标”（MRT）。
$ \ endgroup $
–朱利安·盖尔特（Julien Guertault）
16年6月20日在0:12

$ \ begingroup $
@ enne87：很乐意提供帮助。 :)
$ \ endgroup $
–朱利安·盖尔特（Julien Guertault）
16年6月21日在2:52

$ \ begingroup $
@trichoplax：感谢您的建议；完成。
$ \ endgroup $
–朱利安·盖尔特（Julien Guertault）
16年6月22日在12:27

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