Các đặc trƣng của ảnh thƣờng gồm: mật độ xám, phân bố xác suất, phân bố không gian, biên ảnh. Vì biên ảnh có tầm quan trọng đặc biệt trong phân tích ảnh nên phần này đƣợc dành riêng để mô tả và các phƣơng pháp dò biên.
Biên là một vấn đề chủ yếu trong phân tích ảnh vì các kỹ thuật phân đoạn ảnh chủ yếu dựa vào biên.
Điểm biên: Một điểm ảnh đƣợc gọi là điểm biên nếu có sự thay đổi nhanh hoặc đột ngột về mức xám (hoặc màu).
Đường biên (đường bao - boundary): tập hợp các điểm biên liên tiếp tạo thành một đƣờng biên hay đƣờng bao.
Ý nghĩa của đường biên trong xử lý: đƣờng biên là một loại đặc trƣng cục bộ tiêu biểu trong phân tích, nhận dạng ảnh; ngoài ra, biên đƣợc sử dụng làm phân cách các vùng xám (màu) cách biệt; ngƣợc lại, các vùng ảnh cũng đƣợc sử dụng để tìm đƣờng phân cách.
Tầm quan trọng của biên: chỉ cần đƣờng biên, ngƣời ta có thể nhận biết đƣợc đối tƣợng.
Mô hình biểu diễn đường biên: theo toán học, điểm ảnh có sự biến đổi mức xám u(x) một cách đột ngột theo hình sau:
Hình 1.6 Đường biên của ảnh
Phát hiện biên một cách lý tƣởng là xác định đƣợc tất cả các đƣờng bao trong các đối tƣợng. Sự biến thiên mức xám giữa các điểm ảnh trong một vùng thƣờng là nhỏ, trong khi đó biến thiên mức xám của điểm ở vùng giáp ranh (khi qua biên) lại khá lớn.
Một trong những phƣơng pháp phát hiện biên nhằm làm nổi biên dựa vào sự biến thiên về giá trị độ sáng của điểm ảnh là các kỹ thuật Gradient, kỹ thuật Laplace. Cách tiếp cận theo đạo hàm bậc nhất của ảnh dựa trên kỹ thuật Gradient, nếu lấy đạo hàm bậc hai của ảnh ta có kỹ thuật Laplace. Các phƣơng pháp này tỏ ra khá hiệu quả vì ít ảnh hƣởng của nhiễu, dễ cài đặt. Chi tiết về kỹ thuật áp dụng đƣợc trình bày ở chƣơng tiếp theo.