[發(fā)明專利]基于梯度方向約束的邊緣跟蹤直線段快速檢測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010780646.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111652825B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐小泉;吉貝貝;楊靖博;王林
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海櫟創(chuàng)微電子有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/12;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/269
• 代理公司: 上海啟核知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31339
• 代理人: 王仙子

本發(fā)明公開了基于梯度方向約束的邊緣跟蹤直線段快速檢測裝置及方法，該方法包括：獲得圖像的單像素的邊緣點；根據(jù)梯度的約束，當(dāng)且僅當(dāng)搜索到的相鄰邊緣點的梯度切向與已經(jīng)跟蹤到的直線段的延伸方向的差值小于閾值時才對相鄰邊緣點進行連接，獲得直線段；對得到的初始直線段，即邊緣段，求出其兩個端點間的距離l與邊緣段上的各點到連接兩個端點的直線間的最大距離d之間的比值，該比值表征該邊緣段作為直線的顯著程度，判斷該邊緣段是否應(yīng)作為曲線段而被分割為多個直線段；以及進行直線段判定，剔除虛假直線段。本發(fā)明進行直線段檢測的速度快，對不同的圖像尺度和對比度水平的適應(yīng)能力強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視覺檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于梯度方向約束的邊緣跟蹤直線段快速檢測裝置及方法。

背景技術(shù)

直線邊緣是描述圖像中物體形狀和結(jié)構(gòu)的主要幾何特征之一。直線段檢測一直是計算機視覺和攝影測量中的一個基本任務(wù)和研究熱點，在攝像機標(biāo)定、目標(biāo)識別和匹配、工業(yè)檢測等許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

Line Segment Detector（LSD）算法由于在速度、檢測性能穩(wěn)定性方面取得了較好的平衡而成為目前具有代表性的高性能直線段檢測方法。LSD算法的基本思想是在改進的相位編組算法的基礎(chǔ)上，采用Desolneux等提出的一種稱為背景反例模型的通用閾值決策理論，對虛假直線段進行判別和剔除。但是LSD 算法并沒有擺脫相位編組類算法固有的被操作像素點數(shù)量繁多的缺點，其速度上的優(yōu)勢主要是通過采用簡化的梯度求解算子獲得。此外，該算法為保證直線段檢測的準(zhǔn)確性，在一個直線支撐區(qū)域被判定為虛假檢測前設(shè)計了一系列的參數(shù)調(diào)整措施對其進行優(yōu)化，也在一定程度上影響了算法的執(zhí)行效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于梯度方向約束的邊緣跟蹤直線段快速檢測裝置及方法，在保證檢測性能的前提下，提高運算效率。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種基于梯度方向約束的邊緣跟蹤直線段快速檢測裝置，包括：

單像素邊緣圖像獲取模塊，用于獲得圖像的單像素的邊緣點；

直線段提取模塊，用于僅根據(jù)梯度的約束，當(dāng)且僅當(dāng)搜索到的相鄰邊緣點的梯度切向與已經(jīng)跟蹤到的直線段的延伸方向的差值小于閾值時才對相鄰邊緣點進行連接，獲得直線段；

曲線分割模塊，用于判斷得到的初始直線段是否應(yīng)作為曲線段而被分割為多個直線段；以及

驗證模塊，用于在曲線分割模塊完成分割后進行直線段判定，剔除虛假直線段。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種基于梯度方向約束的邊緣跟蹤直線段快速檢測方法，包括：

（1）獲得圖像的單像素的邊緣點；

（2）根據(jù)梯度的約束，當(dāng)且僅當(dāng)搜索到的相鄰邊緣點的梯度切向與已經(jīng)跟蹤到的直線段的延伸方向的差值小于閾值時才對相鄰邊緣點進行連接，獲得直線段；包括：線段的延伸方向角在邊緣跟蹤過程中使用如下公式進行估計

式中，G_i為第i個點的梯度幅值，θ_i為第i個點的梯度切向角。若記G_i^x和G_i^y分別為第i個點的橫向和縱向的梯度值，則有

每連接一個新的邊緣點，就重新估計一次線段延伸方向，直到不再有新的滿足方向條件的邊緣點為止；