[發明專利]復雜背景下的矩形目標檢測方法

有效

• 申請號: 202110761197.0
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113505793B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 李正浩;鐘婧婷;孔凡宇;朱勤武;鄒偉軍;楊詞慧
• 申請（專利權）人: 上海致宇信息技術有限公司
• 主分類號: G06V10/26
• 分類號: G06V10/26;G06V10/44
• 代理公司: 南昌豐擇知識產權代理事務所(普通合伙) 36137
• 代理人: 張榮

1.一種復雜背景下的矩形目標檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)線段檢測；讀取原始彩色圖像I，將圖像I的寬高分別記作w_o、h_o，對圖像I的R、G、B三色通道分別使用線段檢測算法進行線段檢測，得到R、G、B三色通道對應的線段組line_R、line_G、line_B；將線段組line_R、line_G、line_B進行合并，得到合并后的線段組lines；

(2)線段合并；將線段組lines中的線段按長度從大到小進行排序，得到排序后的線段組lines_sort；依次遍歷線段組lines_sort中的每一條線段line_i，將其與線段組中其他線段line_j依次進行匹配，直到線段line_i、line_j的長度不滿足|length_i-length_j|＜T_l，其中i＝1，...，m-1，j＝i+1，...，m，m為線段組lines_sort的線段數量，length_i為第i條線段line_i的長度，length_j為第j條線段line_j的長度，T_l為線段長度距離閾值；計算線段line_i的端點與line_j的端點的歐式距離其中，u＝1,2，v＝1,2；計算公式如下：

設置線段端點距離閾值D_p，計算公式如下：

D_p＝(w_o+h_o)×α (2)

其中，α為設定的端點距離系數；如果或表示線段line_i、line_j重合，將線段line_j從線段組lines_sort中刪除；

(3)線段連接；依次遍歷線段組lines_sort中所有線段，對線段組lines_sort中任意一條線段line_i，將其與線段組中另一條線段line_j進行匹配驗證，如果能夠滿足如下條件則將線段line_i、line_j進行連接；

(a)計算線段line_i與線段line_j的夾角angle_i,j，如果該夾角angle_i,j小于設定的夾角閾值T_angle，則認為線段line_i與線段line_j近似平行；

(b)計算線段line_i的兩端點到線段line_j的平均距離distance_i,j，如果該平均距離distance_i,j小于設定的距離閾值T_{ver_d}，則認為線段line_i與線段line_j近似在同一水平線上；

(c)將線段line_i的兩端點與線段line_j的兩端點進行比較，找出兩條線段中相鄰的兩個近端點并計算這兩個近端點之間的距離d_near，如果距離d_near小于設定的水平距離閾值T_{hor_d}，則認為線段line_i與線段line_j近似相鄰；

如果以上條件均滿足，則將線段line_i、line_j進行連接，由于上述步驟(c)中已計算得到兩個近端點則將線段line_i、line_j的兩個遠端點進行連接，得到連接后的線段line_connect；將連接后的線段line_connect加入線段組lines_sort中繼續與其它線段進行匹配，并刪除線段line_i與線段line_j；

(4)線段刪除，依次遍歷線段組lines_sort中所有線段，計算線段組lines_sort中任意一條線段line_l的長度length_l，判斷長度length_l是否小于設定的矩形邊長最小閾值length_min；設定的矩形邊長最小閾值length_min計算公式如下：

length_min＝(w_o+h_o)×β (3)

其中，β為設定的邊長系數，如果線段line_l的長度length_l小于設定的矩形邊長最小閾值length_min，則將線段line_l從線段組lines_sort中刪除；

(5)線段劃分，依次遍歷線段組lines_sort中所有線段，對線段組lines_sort中任意一條線段line_l，計算其與水平線方向的夾角值angle_l：如果0°≤angle_l＜45°，則將線段line_l劃分到水平線段組hor_line中；如果45°≤angle_l≤90°，則將線段line_l劃分到垂直線段組ver_line中；

(6)線段排序，分別將水平線段組hor_line與垂直線段組ver_line中的線段按線段長度從大到小進行排序，得到排序后的水平線段組hor_line_sort與垂直線段組ver_line_sort；

(7)矩形篩選，對于水平線段組hor_line_sort中的每一條線段line_a，將其與水平線段組hor_line_sort中其他線段line_b進行匹配，其中，a＝1,...,n_h-1，b＝a+1,...,n_h，n_h為水平線段組hor_line_sort的線段數量，直至找出矩形的兩條水平線段line_a、line_b；矩形的兩條水平線段需滿足如下條件：

|length_a-length_b|＜T_lh (4)

angle_a,b＜T_ah (5)

其中，length_a為線段line_a的長度，length_b為線段line_b的長度，T_lh為設定的長度閾值，angle_a,b為線段line_a、line_b的夾角，T_ah為設定的夾角閾值；

對于垂直線段組ver_line_sort中的每一條線段line_c，將其與垂直線段組ver_line_sort中其他線段line_d進行匹配，其中，c＝1,...,n_v-1，d＝c+1,...,n_v，n_v為垂直線段組的線段數量，直至找出矩形的兩條垂直線段line_c、line_d；矩形的兩條垂直線段需滿足如下條件：

|length_c-length_d|＜T_lv (6)

angle_c,d＜T_av (7)

其中，length_c為線段line_c的長度，length_d為線段line_d的長度，T_lv為設定的長度閾值，angle_c,d為線段line_c、line_d的夾角，T_av為設定的夾角閾值；在同方向的線段匹配成功后，分別計算兩條水平線段line_a、line_b和兩條垂直線段line_c、line_d的相對位置并根據其相對位置進行交換，使得水平線段line_a在水平線段line_b的上方，垂直線段line_c在垂直線段line_d左方；同時，對線段的兩個端點進行位置交換，使得分別為水平線段line_a、line_b的左端點，分別為水平線段line_a、line_b的右端點，分別為垂直線段line_c、line_d的上端點，分別為垂直線段line_c、line_d的下端點；交換線段位置后，再對這四條線段line_a、line_b、line_c、line_d進行判斷，如果這四條線段line_a、line_b、line_c、line_d滿足以下條件，則其可構成矩形區域：

(a)分別計算線段line_a、line_b、line_c、line_d與水平方向的夾角angle_a、angle_b、angle_c、angle_d，夾角angle_a、angle_b、angle_c、angle_d滿足如下要求：

(b)分別計算水平線段line_a與垂直線段line_c相鄰端點的距離水平線段line_a與垂直線段line_d相鄰端點的距離水平線段line_b與垂直線段line_c相鄰端點的距離水平線段line_b與垂直線段line_d相鄰端點的距離距離計算參考公式(1)；距離均小于設定的端點距離閾值D_p；

如果四條線段line_a、line_b、line_c、line_d可構成一個矩形，將四條線段line_a、line_b、line_c、line_d分別延長，線段line_a和線段line_c相交于點(x_a,c,y_a,c)，線段line_a和線段line_d相交于點(x_a,d,y_a,d)，線段line_b和線段line_c相交于點(x_b,c,y_b,c)，線段line_b和線段line_d相交于點(x_b,d,y_b,d)。