[發(fā)明專利]一種基于牛頓定理的物體拍攝圖像中橢圓檢測(cè)方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810057629.8 | 申請(qǐng)日： | 2018-01-22 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108346157B | 公開（公告）日： | 2020-10-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 段桂芳;劉夏;劉振宇;譚建榮 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 浙江大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G06T7/13 | 分類號(hào)： | G06T7/13;G06T7/50 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200 | 代理人： | 林超 |
| 地址： | 310058 浙江*** | 國(guó)省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 牛頓 定理 物體 拍攝 圖像 橢圓 檢測(cè) 方法 | ||
1.一種基于牛頓定理的物體拍攝圖像中橢圓檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)采集包含有橢圓元素的目標(biāo)圖像，建立圖像坐標(biāo)系，使用Canny邊緣檢測(cè)器對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)獲得了各段圓弧，以位于圓弧上的像素點(diǎn)作為邊緣點(diǎn)，根據(jù)Canny邊緣檢測(cè)器中的sobel算子部分計(jì)算出的梯度信息獲取各個(gè)邊緣點(diǎn)的斜率，根據(jù)圓弧上邊緣點(diǎn)的斜率大小關(guān)系，采用以下公式將所有圓弧α劃分為四類，每一類歸為一個(gè)初始圓弧集合：
式中，代表圓弧中任一邊緣點(diǎn)的斜率值，和分別為圓弧左右端點(diǎn)的斜率值，∧表示邏輯且；
(2)對(duì)步驟(1)劃分之后的各個(gè)圓弧進(jìn)行尺寸約束判別，進(jìn)行第一次篩選；
所述步驟(2)針對(duì)每個(gè)圓弧采用以下方式進(jìn)行判別和篩選：
如果下述尺寸條件滿足任意一個(gè)，則去除該圓弧α：
a)構(gòu)成圓弧α上邊緣點(diǎn)的總個(gè)數(shù)N小于個(gè)數(shù)閾值Thlength，即NThlength；
b)圓弧α的最小包圍矩形ORI的短邊sh小于短邊尺寸閾值Thshort，即shThshort；
c)圓弧α的最小包圍矩形ORI的長(zhǎng)短邊比例RA大于比例尺寸閾值Thratio，即RAThratio；
(3)對(duì)四類圓弧的組合進(jìn)行有效性判別和提取；
(4)針對(duì)步驟(3)保留的每個(gè)圓弧組合進(jìn)行噪聲判別，進(jìn)行第二次篩選；
所述步驟(4)具體為：
取四個(gè)圓弧各自的中點(diǎn)，計(jì)算四個(gè)圓弧分別在各自中點(diǎn)處的切線方程，四條切線相交于四點(diǎn)并連接形成第一個(gè)四邊形，四個(gè)中點(diǎn)連接形成第二個(gè)四邊形，然后采用以下公式判別：
其中，Thnewton是牛頓定理幾何偏差閾值，d(C1,C2)代表兩個(gè)交點(diǎn)C1、C2之間的幾何距離，C1表示第一個(gè)四邊形的兩條對(duì)角線的交點(diǎn)，C2表示第二個(gè)四邊形的兩條對(duì)角線的交點(diǎn)；
將判定結(jié)果為true的圓弧組合保留進(jìn)行后續(xù)步驟，去除判定結(jié)果為flase的圓弧組合；
(5)對(duì)步驟(4)獲得的圓弧組合采用直接最小二乘擬合方法進(jìn)行擬合處理，獲得擬合橢圓及其橢圓參數(shù)，橢圓參數(shù)包括橢圓方程F(x,y)、長(zhǎng)短軸方向、長(zhǎng)短半軸的軸長(zhǎng)a和b、中心點(diǎn)坐標(biāo)和傾斜角θ；
(6)對(duì)每一個(gè)擬合橢圓進(jìn)行有效性判別，進(jìn)行第三次篩選；
(7)針對(duì)步驟(6)保留的每一個(gè)擬合橢圓進(jìn)行可靠度判別，進(jìn)行第四次篩選；
所述步驟(7)具體為：計(jì)算擬合橢圓中每一參加擬合計(jì)算的圓弧在長(zhǎng)軸方向上的投影長(zhǎng)度maj和在短軸方向上的投影長(zhǎng)度min，將一個(gè)擬合橢圓中參加擬合計(jì)算的4個(gè)圓弧的投影長(zhǎng)度min和投影長(zhǎng)度maj相加獲得總長(zhǎng)度M，再采用以下公式計(jì)算擬合橢圓的可靠度ρ：
其中，a、b分別表示擬合橢圓的長(zhǎng)短半軸的軸長(zhǎng)；
若可靠度ρ可靠度閾值Threliability，則擬合橢圓有效保留，否則作為誤檢測(cè)去除；
(8)針對(duì)步驟(7)保留的每?jī)蓚€(gè)擬合橢圓進(jìn)行聚合判別，進(jìn)行最后篩選，獲得最終橢圓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于牛頓定理的物體拍攝圖像中橢圓檢測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟(1)中的圖像坐標(biāo)系，以位于目標(biāo)圖像的左上角的像素點(diǎn)為原點(diǎn)，水平向右為橫軸正方向，豎直向下為縱軸正方向，構(gòu)造平面直角坐標(biāo)系。
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