[發明專利]一種基于DSP的高效兩階段圓形檢測方法

在審

• 申請號: 201610183648.6
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105787969A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 凌強;陳仁愛;徐駿
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;孟卜娟

技術領域

本發明涉及一種基于DSP的高效兩階段圓形檢測方法，屬于數字圖像處理、嵌入式 軟件優化技術領域。

背景技術

在視頻圖像中快速地檢測出圓形是目標跟蹤、目標分類和行為理解等更高層次視 頻圖像分析的重要基礎，比如用于人眼檢測、視線跟蹤和智能交通等，而這往往對檢測時間 有所限制，從而有必要快速且準確地檢測出圓及其參數。

DSP平臺以其便攜性、功能的特定性在商業產品領域有很大的優勢，而德州儀器 (TI)的C6000系列DSP專門用于數字信號和圖像處理，其內部集成一些硬件的運算器，并且 可以進行流水線的指令處理，實現一定程度的并行計算，而且DSP成本較低，開發方便，被廣 泛使用。

目前常見的圓檢測方法有基于環路積分的圓檢測算法、基于遺傳算法的圓檢測方 法、基于存在概率的圓檢測方法和基于霍夫變換(Houghtransform，HT)的圓檢測方法等。

霍夫變換是圖像處理中識別和定位幾何形狀的通用方法，且與圖中形狀的方向無 關。它的最大優點是：對噪聲不敏感，檢測后可有效去噪；而且在圓變形，甚至部分區域丟失 的情況下仍然可以得到比較理想的結果。但是由于圖像數據量很大而且霍夫變換本身需要 多重循環，加之進行變換之前通常需要進行邊緣檢測來獲得待檢測曲線上的像素點，導致 視頻圖像中圓形檢測算法的時間復雜度和空間復雜度很高，在嵌入式平臺上直接實現時其 實時性難以得到保證，從而霍夫圓檢測方法效果與實時性構成了一個矛盾。

現有文獻【1】Hough,P.V.C.Methodandmeansforrecognizingcomplex patterns,U.S.Patent3,069,654,Dec.18,1962，提出了霍夫變換的基本方法，它最初被用 于尋找照相時氣泡的軌跡，而不是圖像的形狀；【2】BallardDH.GeneralizingtheHough transformtodetectarbitraryshapes[J].Patternrecognition,1981,13(2)：111- 122在計算機視覺領域提出了利用廣義霍夫變換檢測任意形狀的方法，使霍夫變換得到了 廣泛的關注。對于任何曲線，只要給出了它的函數方程，就可以利用霍夫變換的方法，將圖 像空間變換到霍夫參數空間，利用投票的方法求得曲線參數。對于檢測圓的情形，由于圓的 方程有3個未知量，變換到霍夫空間中需要一個三維的累加器，對于較大的圖片來說將耗費 大量的內存，而且搜索極值時時間代價很大。這二者對于DSP平臺都是致命的，效率極低； 【3】DaviesE.R."AmodifiedHoughschemeforgeneralcirclelocation,"Pattern RecognitionLetters,vol7,no.1,pp37-44,1988.和【4】IllingworthJ.andKittler J."TheadaptiveHoughTransform,"IEEETrans.PatternAnalysis&Machine Intelligence,vol9,no.5,pp690-697,1987.提出了2-1霍夫圓變換(2-1HT，兩階段霍夫 圓變換)用來減少內存消耗，它只需要1個二維的累加器和1個一維的直方圖，分別用來尋找 圓心和半徑。針對TI的C6000系列DSP，【5】GranstonE.Hand-tuningloopsandcontrol codeontheTMS320C6000[J].ApplicationReportSPRA666,TexasInstruments, Stafford,Tex,USA,2006.給出了手工整定循環和控制性代碼的方法，但并沒有給出針對具 體算法的優化方法。

總之，現有基于兩階段霍夫變換的圓形檢測方法抗干擾能力差；當應用到DSP上 時，時間復雜度高，處理速度慢。對此，本發明提供了一種高效的改進的兩階段圓形檢測方 法，提高了現有方法的抗噪能力，加快了算法在DSP平臺上的運行速度。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種基于DSP的高效兩階段圓形 檢測方法，提高算法的抗干擾能力并且加快在DSP平臺上的運行速度。

本發明技術解決方案：一種基于DSP的高效兩階段圓形檢測方法，實現步驟如下：

第一步，對輸入待檢測的灰度圖進行圖像預處理算法操作，獲得邊緣圖像和方向 信息；