[發(fā)明專(zhuān)利]一種直線檢測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410851790.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104574396A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃建軍;梁鐘尹;凌龍輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 代理公司: 深圳市恒申知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 陳健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直線檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，圖像處理正得到廣泛而深入的研究。圖像特征提取是圖像處理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，直線特征是圖像中物體的基本特征之一，是目標(biāo)識(shí)別和視覺(jué)感知的重要線索，直線往往對(duì)應(yīng)著目標(biāo)的輪廓線或者邊界。在圖像分析和模式識(shí)別中，根據(jù)直線檢測(cè)結(jié)果可以形成線性中層符號(hào)描述，從而使圖像的表示更簡(jiǎn)潔，便于完成后續(xù)的圖像識(shí)別任務(wù)。因而，直線檢測(cè)在航空、衛(wèi)星圖像中道路檢測(cè)、軍事偵察、圖像制導(dǎo)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

霍夫變換(Hough?Transform)是現(xiàn)有技術(shù)常用的檢測(cè)包括直線在內(nèi)的參數(shù)化曲線的方法。標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換的基本思想是將圖像空間的一點(diǎn)變換到參量空間的曲線或曲面，具有同一參量特征的點(diǎn)經(jīng)變換后在參量空間中相交，通過(guò)判斷焦點(diǎn)處的累積程度來(lái)完成特征圖形的檢測(cè)。該方法具有優(yōu)異的魯棒性和極佳的抗干擾能力，對(duì)圖像中的噪聲不敏感，能夠較好地處理局部遮擋、覆蓋等情況。但由于霍夫變換是一種窮盡式搜索，對(duì)于大圖像的檢測(cè)，計(jì)算復(fù)雜度和空間復(fù)雜度都很高，巨大的計(jì)算量阻止了它在實(shí)時(shí)性要求很高的領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了解決標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換存在的上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)還提出了多種改進(jìn)的霍夫變換，例如概率霍夫變換(PHT)和隨機(jī)霍夫變換(RHT)等。PHT是將圖像數(shù)據(jù)映射到參數(shù)域中具有更大概率的單元，而非所有單元，可以有效降低時(shí)間和空間開(kāi)銷(xiāo)；RHT是通過(guò)對(duì)圖像中像素點(diǎn)的隨機(jī)采樣，避免標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換巨大的計(jì)算量，且降低了內(nèi)存需求，但RHT在處理復(fù)雜圖像時(shí)，會(huì)引入大量無(wú)效采樣和累計(jì)，使算法性能大為降低。

但對(duì)于圖像中點(diǎn)比較密集的情況，標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換的直線檢測(cè)會(huì)窮盡式搜索所有點(diǎn)，計(jì)算量大，且計(jì)算得到的ρ非常大，則ρ-θ平面也將非常大，耗費(fèi)大量的存儲(chǔ)空間。快速的霍夫變換直線檢測(cè)雖然能降低運(yùn)算量，但是內(nèi)存空間卻增加了，而PHT會(huì)對(duì)斷裂比較敏感，所以標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換和改進(jìn)的霍夫變換直線檢測(cè)并未解決虛直線檢測(cè)中運(yùn)算量大、存儲(chǔ)空間大的問(wèn)題，同時(shí)，在檢測(cè)過(guò)程中，由于丟失了線段的端點(diǎn)和長(zhǎng)度信息，因而不能直接定位直線段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種直線檢測(cè)方法，旨在解決現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換及其各種改進(jìn)算法由于運(yùn)算量大、占用存儲(chǔ)空間大、檢測(cè)速度慢而不適用于檢測(cè)虛直線，且由于檢測(cè)過(guò)程丟失了線段端點(diǎn)和長(zhǎng)度信息而不適用于直線段定位的問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種直線檢測(cè)方法，所述方法包括以下步驟：

從待處理圖像中抽取種子點(diǎn)，得到種子點(diǎn)集合和補(bǔ)點(diǎn)集合；

構(gòu)建累積矩陣并初始化，所述累積矩陣的第一維下標(biāo)為種子點(diǎn)的序號(hào)，所述累積矩陣的第二維下標(biāo)為直線方向角量化值的編號(hào)，所述累積矩陣中的每一元素作為一個(gè)累積單元，各所述累積單元的初始值均為0；

求解所述種子點(diǎn)集合中各種子點(diǎn)與所述補(bǔ)點(diǎn)集合中各補(bǔ)點(diǎn)之間連線的方向角；

按照種子點(diǎn)-補(bǔ)點(diǎn)連線方向角與相鄰方向角量化值的距離成反比的方式，對(duì)所述累積矩陣中相應(yīng)的累積單元進(jìn)行累積；

對(duì)經(jīng)累積后的所述累積矩陣取門(mén)限來(lái)得到直線參數(shù)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種直線檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

抽取模塊，用于從待處理圖像中抽取種子點(diǎn)，得到種子點(diǎn)集合和補(bǔ)點(diǎn)集合；

構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建累積矩陣并初始化，所述累積矩陣的第一維下標(biāo)為種子點(diǎn)的序號(hào)，所述累積矩陣的第二維下標(biāo)為直線方向角量化值的編號(hào)，所述累積矩陣中的每一元素作為一個(gè)累積單元，各所述累積單元的初始值均為0；

計(jì)算模塊，用于求解所述種子點(diǎn)集合中各種子點(diǎn)與所述補(bǔ)點(diǎn)集合中各補(bǔ)點(diǎn)之間連線的方向角；

累積模塊，用于按照種子點(diǎn)-補(bǔ)點(diǎn)連線方向角與相鄰方向角量化值的距離成反比的方式，對(duì)所述累積矩陣中相應(yīng)的累積單元進(jìn)行累積；

檢測(cè)模塊，用于對(duì)經(jīng)累積后的所述累積矩陣取門(mén)限來(lái)得到直線參數(shù)。

本發(fā)明提出的直線檢測(cè)方法及系統(tǒng)是從待處理圖像中抽取種子點(diǎn)，以種子點(diǎn)及種子點(diǎn)和補(bǔ)點(diǎn)之間連線的方向角作為直線參數(shù)來(lái)構(gòu)造新的累計(jì)矩陣，并按種子點(diǎn)-補(bǔ)點(diǎn)連線方向角與相鄰方向角量化值的距離成反比的方式，對(duì)累積矩陣進(jìn)行累積，最后對(duì)累積矩陣取門(mén)限即可得到直線參數(shù)。由于采用了新的累積矩陣和二維反正切查找表的方法，相對(duì)于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換及其各種改進(jìn)算法，減小了運(yùn)算量，節(jié)省了內(nèi)存空間，并可精確定位直線段，非常適用于在嵌入式系統(tǒng)等運(yùn)算和存儲(chǔ)資源有限情況下對(duì)虛直線的快速定位。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的直線檢測(cè)方法的流程圖；