边缘检测是计算机视觉和图像处理中重要任务之一，检测出来的边界不仅反映了图像的某些重要特征，也为后续的图像处理提供了一些先验知识。从图像特别是彩色图像中检测出边缘是一项充满挑战性的任务。研究彩色图像边缘检测方法，提高边缘检测的质量，可以为后续的图像处理、分析和理解等工作奠定良好的基础。边缘是图像信息不连续性和差异性的体现，可采用梯度来刻画。计算图像中各像素点的梯度也就成为了边缘检测的核心问题。对于彩色图像而言，考虑了颜色通道之间的耦合性及其相互作用，基于结构张量的梯度计算方法比简单对三个颜色通道分别计算梯度再整合的方法要好。然而结构张量计算出来的梯度模值一般不具备旋转不变性，即同一边缘处在旋转前后用结构张量计算出来的梯度模值不一致，不具备各向同性。针对这一问题，设计了一种具有旋转不变性的基于结构张量的梯度模值计算方。先采用结构张量计算出梯度方向，然后在垂直于梯度的方向上使用高斯平滑以抵抗噪声的干扰，之后再沿着梯度的方向使用高斯差分计算出来的梯度模值。在计算出梯度方向及梯度幅值后，采用类似于Canny算子的方法，进行梯度的非局部极大值抑制、梯度图的阈值化以及强、弱边缘点连接等处理得到检测的边缘。通过与改进前的基于结构张量的边缘检测方法、基于罗盘算子的检测方法、以及基于Canny算子的检测方法的对比实验，表明了改进的彩色图像边缘检测算法的有效性。