[發明專利]一種基于梯度方向分割的圓檢測方法

有效

• 申請號: 201310159686.4
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103295227A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 吳建平;高小惠
• 申請（專利權）人: 蘇州市職業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙) 32246
• 代理人: 張一鳴

技術領域

本發明涉及一種圓檢測方法的改進，特別是一種適合于復雜背景下的實時檢測區域中交錯圓、同心圓以及遮擋圓的快速準確的基于梯度方向分割的圓檢測方法。

背景技術

圓霍夫變換法是圓檢測的常用方法，其用大多數邊界點滿足的參數形式來描述圖像區域邊界。首先采用邊緣檢測方法、利用邊緣信息來推斷中心位置和半徑，然后利用平均、濾波和直方圖變換空間的辦法做峰值檢測。該算法適合邊緣像素分布稀疏，圓的半徑分布窄的情況。圓霍夫變換法在提取半徑和中心位置信息的過程中要求較大的存儲空間，計算復雜度高，處理速度較低，同時準確率不夠高。?

快速圓檢測算法的前提要求是與背景亮度相比，被檢測的圓整體亮度要求更亮或者更暗，并且不能夠檢測到遮擋50%以上的圓，檢測率相對不高。?

快速圓檢測算法在提取半徑和中心位置信息的過程中要求較大的存儲空間，計算復雜度高，同時處理速度太低。與快速圓檢測算法相比，隨機圓霍夫變換法通過犧牲部分程度的檢測率和準確率獲得較高的處理速度，尤其在混亂復雜場景下，隨機圓霍夫變換法具有極高誤報率和漏報率。?

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明的目的是：提出了一種適合于復雜背景下的實時檢測區域中交錯圓、同心圓以及遮擋圓的快速準確的基于梯度方向分割的圓檢測方法。

本發明的技術解決方案是這樣實現的：一種基于梯度方向分割的圓檢測方法，包含以下步驟：

步驟1：對圖像進行邊緣檢測并利用像素梯度角就生成像素矩陣；

步驟2：基于梯度方向邊緣分割；基于邊緣像素梯度方向將邊緣像素分成四個非獨占式的集合以矩陣形式存儲；四個角度的集合分別以00，?450，?900和1350為中心，擁有同樣的跨度α0，具體而言分別是（-α/2，α/2），（450-α/2，450+α/2），（900-α/2，900+α/2），（1350-α/2，1350+α/2），分割形成四個矩陣，每個矩陣存儲一個分割結果的集合；

步驟3：邊緣像素聚合成感興趣區；逐個深度優先遍歷上述四個矩陣，重新得到相鄰邊緣像素簇即感興趣區，在圓的情況下，ROI一般是指圓的某一段（圓弧），一個ROI信息包括左上角和右下角的坐標、ROI?ID以及感興趣區里的邊緣像素數目，通過聚合以后每個邊緣像素使用ROI?ID來標記；

步驟4：篩選感興趣區；篩選包括兩個步驟，1、丟棄包含像素數不足的感興趣區；2、丟棄彎度較小的感興趣區；

步驟5：感興趣區圓擬合；

步驟6：合并圓弧和消除重復。

由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

本發明的基于梯度方向分割的圓檢測方法，處理速度快而且處理速度非常穩定；復雜背景下同時具有較高圓檢測率和較低誤報率。

附圖說明

下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：

附圖1為本發明所述的基于梯度方向分割的圓檢測方法的處理流程框圖；

附圖2為本發明所述的基于梯度方向分割的圓檢測方法中實施邊緣分割的例子的示意圖；

附圖3為本發明所述的基于梯度方向分割的圓檢測方法中篩選感興趣區時彎度計算的示意圖；

附圖4為本發明所述的基于梯度方向分割的圓檢測方法中圓弧有效性的確認方法示意圖。??

具體實施方式

下面結合附圖來說明本發明。

如附圖1-4所示為本發明所述的基于梯度方向分割的圓檢測方法，包含以下步驟：

步驟1：對圖像進行邊緣檢測并利用像素梯度角就生成像素矩陣；?

在本步驟中，首先將彩色數字圖像轉換成灰度圖像，然后使用5*5高斯平滑濾波緩解圖像噪聲，通過Canny邊緣檢測生成單像素寬的邊緣，最后我們用梯度方向標志每個像素，其中非邊緣像素被標記為0，并根據像素梯度角在1⁰和180⁰之間標記有效的邊緣像素；為區分非邊緣像素，梯度角為0?^o的有效邊緣像素始終標志為180，結果生成一個矩陣Matrix_edge，其列數等于原始圖像寬度，行數等于原始圖像高度，元素值從0到180之間分布，其中0表示非邊緣像素，1?180指的是有效邊緣像素，實現時Matrix_edge的每個元素用一個字節表示；

步驟2：基于梯度方向邊緣分割；