[發明專利]一種快速圓弧檢測方法

有效

• 申請號: 201710359179.3
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107085855B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 譚治英;周波;楊雪梅;梁興燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06T7/64
• 分類號: G06T7/64;G06T7/13;G06T7/181
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種快速圓弧檢測方法，其特征包括以下步驟：

步驟1、邊緣圖像獲取：

利用邊緣檢測算子Canny對原始圖像進行處理，得到初始邊緣圖像；使用連通域標記算法獲取所述初始邊緣圖像的連續邊緣，并刪除邊緣長度小于閾值的連續邊緣，從而得到包含N條邊緣曲線的邊緣圖像M，記N條邊緣曲線所構成的邊緣曲線集合為Ω＝{λ_i,i∈[1,N]}，λ_i表示第i條邊緣曲線，第i條邊緣曲線λ_i的長度用l_i表示；

步驟2、基于分段生長法的邊緣分解：

采用分段生長法對第i條邊緣曲線λ_i進行分解，得到N_i個候選圓弧所構成的候選圓弧集合Γ_i＝{πⁱ_j,j∈[1,N_i]},πⁱ_j表示第i條邊緣曲線λ_i上分解得到的第j個候選圓弧；從而得到N條邊緣曲線的候選圓弧集合Ψ＝{Γ_i,i∈[1,N]}；并有表示所述邊緣曲線集合Ω上所有候選圓弧的個數；

步驟3、基于圓弧親近度因子的圓弧合并：

步驟3.1、記μ_m、μ_n為所述候選圓弧集合Ψ中任意第m個候選圓弧和第n個候選圓弧；m,n∈[1,N_c]，m≠n；使用最小二乘法對所述第m個候選圓弧μ_m和第n個候選圓弧μ_n進行擬合，得到相應的擬合圓分別記為c_m(x_m,y_m,r_m)和c_n(x_n,y_n,r_n)；(x_m,y_m)表示第m個擬合圓的圓心，r_m表示第m個擬合圓的半徑；(x_n,y_n)表示第n個擬合圓的圓心，r_n第n個擬合圓的半徑；

步驟3.2、利用式(1)獲得所述第m個候選圓弧μ_m和第n個候選圓弧之間的親近度因子η_mn，從而得到所有候選圓弧之間的親近度因子所構成的對稱矩陣：

式(1)中，s_m＝πr_m²和s_n＝πr_n²分別表示第m個擬合圓c_m和第n個擬合圓c_n的圓面積；s_mn表示第m個擬合圓c_m和第n個擬合圓c_n之間的相交面積；

步驟3.3、判斷η_mn≥T_c是否成立，若成立，則表示所述第m個候選圓弧μ_m和第n個候選圓弧可以合并，并將合并后的圓弧存入圓弧集合Z中，否則，繼續判斷其他圓弧之間的親近度因子，直到所述對稱矩陣中的親近度因子判斷完成為止，從而得到圓弧集合Z＝{ν_g,g∈[1,G]}；ν_g表示第g個合并后的圓弧；T_c表示所設定的閾值；

步驟4、基于相對圓心度的圓弧篩選：

步驟4.1、記第g個合并后的圓弧ν_g所包含的邊緣點用表示，表示第g個合并后的圓弧ν_g上的第k個邊緣點；

所述第g個合并后的圓弧ν_g的擬合圓分別記為c_g(x_g,y_g,r_g)，則第k個邊緣點到圓心(x_g,y_g)的距離記為所有邊緣點到圓心(x_g,y_g)的距離記為

步驟4.2、利用式(14)獲得第g個合并后的圓弧ν_g的相對圓心度rcd_g，從而得到所有合并后的圓弧的相對圓心度：

式(14)中，r_g表示所述第g個合并后的圓弧ν_g的半徑；

步驟4.3、判斷rcd_g≥T_s是否成立，若成立，則表示所述第g個合并后的圓弧ν_g合格，并將合格的圓弧存入最終圓弧集合Η中，否則，繼續判斷其他合并后的圓弧，直到所述圓弧集合Z中的圓弧判斷完成為止，從而得到最終圓弧集合H＝{κ_τ,τ∈[1,N_f]}；κ_τ表示第τ個合格的圓弧；N_f表示合格圓弧的總個數，T_s表示所設定的另一個閾值。