图像中直线检测算.ppt

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1、图像中直线检测算法研究 姓 名：王鹏军 学 号：31080902 班 级：通信0803 指导老师：刘红敏论文基本概要n n 第一章 数字图像处理与直线检测 n n 第二章 直线检测算法简介n n 第三章 Hough变换直线检测的实现n n 第四章 改进型的Hough算法数字图像处理与直线检测 n n图像处理（图像处理（Image ProcessingImage Processing）强调在图像之间进行的变换强调在图像之间进行的变换 ，狭义上的图像处理主要满足对图像进行各种加工以狭义上的图像处理主要满足对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果并为自动识别打下基础，或对图像进行压缩编码以减少所需存改

2、善图像的视觉效果并为自动识别打下基础，或对图像进行压缩编码以减少所需存储空间或存储时间、传输通路的要求。图像处理是图像工程最底层的操作，主要在储空间或存储时间、传输通路的要求。图像处理是图像工程最底层的操作，主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大 n n图像分析（图像分析（Image AnalysisImage Analysis）图像分析是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，以获得目标的客观信息从而建图像分析是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，以获得目标的客观信息从而建立对图像的描述。图像分析是一个从图像到数据的过程。这里的数据可以是对目标立对

3、图像的描述。图像分析是一个从图像到数据的过程。这里的数据可以是对目标特征测量的结果，或是基于测量的符号表示，其主要是以观察着为中心研究客观世特征测量的结果，或是基于测量的符号表示，其主要是以观察着为中心研究客观世界。图像分析是图像工程中层的操作，分割和特征值提取把原来以像素描述的图像界。图像分析是图像工程中层的操作，分割和特征值提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图形式的描述转变成比较简洁的非图形式的描述。n n图像理解（图像理解（Image UnderstandingImage Understanding）图像理解进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系，并得出对图像内图像理

4、解进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系，并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释，从而指导和规划行动。容含义的理解以及对原来客观场景的解释，从而指导和规划行动。直线检测技术发展历史及现状直线检测技术发展历史及现状 图像检测作为图像分析技术的一个研究内容，它也是伴随着数字图像处图像检测作为图像分析技术的一个研究内容，它也是伴随着数字图像处理的发展而发展的。数字图像处理这门学科的形成也是和社会生产力发展的理的发展而发展的。数字图像处理这门学科的形成也是和社会生产力发展的需要分不开的。它已经广泛的应用到科学研究、工农业生产、军事技术、政需要分不开的。它已经广泛的应用到科学研究、

5、工农业生产、军事技术、政府部门、医疗卫生等许多领域，进一步推动着社会生产力的发展。府部门、医疗卫生等许多领域，进一步推动着社会生产力的发展。图像检测是图像分析研究内容的一部分。目前，在图像分析领域已经有很大图像检测是图像分析研究内容的一部分。目前，在图像分析领域已经有很大的发展。图像分析是一种从一幅图像中通过自动的或半自动的方法提取图像的发展。图像分析是一种从一幅图像中通过自动的或半自动的方法提取图像尺寸、数据或信息的方法。图像分析方法通常因图像分析系统最后的输出是尺寸、数据或信息的方法。图像分析方法通常因图像分析系统最后的输出是数字而不是画面，使它与其他类型的图像处理方法，如编码、恢复、放大

6、等数字而不是画面，使它与其他类型的图像处理方法，如编码、恢复、放大等不同。图像分析源于经典的模式识别方法，根据定义，分析系统并不局限于不同。图像分析源于经典的模式识别方法，根据定义，分析系统并不局限于对一个固定数量类别的场景区域的分类，而是更倾向于可设计成用于描绘复对一个固定数量类别的场景区域的分类，而是更倾向于可设计成用于描绘复杂场景。根据事先预测，该场景的种类可能是非常多的和不确定的。目前，杂场景。根据事先预测，该场景的种类可能是非常多的和不确定的。目前，图像分析领域主要包括形态学图像处理、边缘检测、图像特征提取、图像分图像分析领域主要包括形态学图像处理、边缘检测、图像特征提取、图像分割、

7、形状分析、图像检测和配准等几个方面的内容。割、形状分析、图像检测和配准等几个方面的内容。直线检测算法直线检测算法n n 几种常见的直线检测算法几种常见的直线检测算法几种常见的直线检测算法几种常见的直线检测算法n n HoughHoughHoughHough直线检测算法直线检测算法直线检测算法直线检测算法n n FreemanFreemanFreemanFreeman直线检测算法直线检测算法直线检测算法直线检测算法n n 尺蠖蠕行算法尺蠖蠕行算法尺蠖蠕行算法尺蠖蠕行算法Hough直线检测算法 HoughHough算法及其改进算法是利用坐标域变换的代表。此类算法的优点是抗干扰算法及其改进算法是利用

8、坐标域变换的代表。此类算法的优点是抗干扰能力强，对图像中的噪声不敏感。但是由于其算法特点使得其时间复杂度和能力强，对图像中的噪声不敏感。但是由于其算法特点使得其时间复杂度和空间复杂度都很高，并且在变换过程中丢失了线段的长度信息。空间复杂度都很高，并且在变换过程中丢失了线段的长度信息。Hough Hough 变换的基本思想是点线的对偶性。一方面变换的基本思想是点线的对偶性。一方面,图像空间中共线的点对应在图像空间中共线的点对应在参数空间里相交的线参数空间里相交的线;另一方面另一方面,在参数空间中相交于同一个点的所有直线在在参数空间中相交于同一个点的所有直线在图像空间里都有共线的点与之对应。因此图

9、像空间里都有共线的点与之对应。因此Hough Hough 变换把在图像空间中的直线变换把在图像空间中的直线检测问题转换到参数空间中对点的检测问题检测问题转换到参数空间中对点的检测问题,通过在参数空间里进行简单的累通过在参数空间里进行简单的累加统计完成检测任务。加统计完成检测任务。Freeman直线检测算法直线检测算法n nHoughHough由于其应用广泛和简洁获得了很大程度上的认可，但同时有学者对由于其应用广泛和简洁获得了很大程度上的认可，但同时有学者对HoughHough算法的低效率和高空间占用并不满意，而且在算法的低效率和高空间占用并不满意，而且在HoughHough变换时直线将丧失变换

10、时直线将丧失其长度和具体位置的问题也令一些学者不满意。于是，他们提出了改进的方其长度和具体位置的问题也令一些学者不满意。于是，他们提出了改进的方案。与案。与HoughHough算法通过坐标转换的方式不同，改进的方案更倾向与从直线的直算法通过坐标转换的方式不同，改进的方案更倾向与从直线的直接特征中寻找突破点。接特征中寻找突破点。n nYuan Yuan 等提出了一种在链码中检测直线的算法。该算法从起始链码开始等提出了一种在链码中检测直线的算法。该算法从起始链码开始,对每对每一链码确定一个直线穿行区域以及两条用于确定下一链码是否属于同一直线一链码确定一个直线穿行区域以及两条用于确定下一链码是否属于

11、同一直线的上下边界线。如果下一链码位于上下边界线之内的上下边界线。如果下一链码位于上下边界线之内,则该链码与上一链码属于则该链码与上一链码属于同一直线同一直线;否则该链码属于另一直线否则该链码属于另一直线。尺蠖蠕行算法尺蠖蠕行算法PCA-HT 对应于尺蠖的仿生学特点对应于尺蠖的仿生学特点,CCA,CCA 在边缘像素子集内检测直在边缘像素子集内检测直 线的原理如下线的原理如下:(1)(1)选择直线的初始搜索点选择直线的初始搜索点 (2)(2)直线搜索的方向选择直线搜索的方向选择 (3)(3)直线特征搜索直线特征搜索 基于基于基于基于OpenCvOpenCvOpenCvOpenCv的的的的Houg

12、hHoughHoughHough直线检测算法的实现直线检测算法的实现直线检测算法的实现直线检测算法的实现n n编译环境编译环境编译环境编译环境 OpenCVOpenCV Microsoft Visual Studio Microsoft Visual Studion n实现过程实现过程 获取目标图像获取目标图像 对图像进行边缘检测对图像进行边缘检测 由图像具体情况设置累加器大小由图像具体情况设置累加器大小 对图像进行对图像进行HoughHough变换并存储结果变换并存储结果 由累加器决定是否存在直线由累加器决定是否存在直线 根据最后结果绘制直线根据最后结果绘制直线Hough算法的改进 随机随机

13、HoughHough变换变换(RHT)(RHT)RHT RHT 的基本思想是随机选取两个边缘点，由这两点唯一确定参数空间的的基本思想是随机选取两个边缘点，由这两点唯一确定参数空间的一个点，这是多到一的映射，避免了传统一个点，这是多到一的映射，避免了传统Hough Hough 变换一到多映射的庞大计算变换一到多映射的庞大计算量。在实现累积时，采用动态链表结构，只对多到一映射所得到的参数分配量。在实现累积时，采用动态链表结构，只对多到一映射所得到的参数分配单元进行累积，从而降低了内存需求，提高运算速度。单元进行累积，从而降低了内存需求，提高运算速度。基于随机基于随机HoughHough变换与最小二

14、乘法进行直线检测算法变换与最小二乘法进行直线检测算法RHT-RHT-LSMLSM 首先用随机首先用随机HoughHough变换确定直线的大致位置；然后，利用所得直线参数，变换确定直线的大致位置；然后，利用所得直线参数，计计 算图像中的点到直线的距离，根据距离，可以确定每条直线附近的点集，算图像中的点到直线的距离，根据距离，可以确定每条直线附近的点集，剔除干扰点和噪声；最后，用剔除干扰点和噪声；最后，用LSMLSM对点集中的各点进行拟合，得到精确的直线对点集中的各点进行拟合，得到精确的直线参量参量。基于局部基于局部PCAPCA方向统计分析的方向统计分析的HoughHough直线检测算法直线检测算

15、法(PCA-HT)(PCA-HT)首先通过边缘检测获得图像边缘，对边缘像素进行分块处理，利用首先通过边缘检测获得图像边缘，对边缘像素进行分块处理，利用PCAPCA所所得到所有掩膜范围内的主元方向，将获得的局部方向信息映射到参数空间，得到所有掩膜范围内的主元方向，将获得的局部方向信息映射到参数空间，侧重利用其统计规律来模糊约束侧重利用其统计规律来模糊约束HoughHough变换极角范围，达到减少运算量和存储变换极角范围，达到减少运算量和存储累计矩阵的目的。累计矩阵的目的。结束语结束语n n本文首先对当今的几种直线检测算法做了一个大概的介绍，然后针对具有经本文首先对当今的几种直线检测算法做了一个大

16、概的介绍，然后针对具有经典意义的典意义的HoughHough变换进行了详细的说明，最后补充了几种变换进行了详细的说明，最后补充了几种HoughHough变换的几种改变换的几种改进算法。进算法。n n经过两个多月的努力，直线检测算法研究论文终于完成了，在整个设计过程经过两个多月的努力，直线检测算法研究论文终于完成了，在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在自己的努力还有老师和同学的帮助下顺利解中，出现过很多的难题，但都在自己的努力还有老师和同学的帮助下顺利解决了，在此我深深地体会到：写论文是一个不断学习的过程，也是一个不断决了，在此我深深地体会到：写论文是一个不断学习的过程，也是一个不断发现困

17、难并且解决困难的过程。从刚开始对图像中直线检测算法模糊的认识，发现困难并且解决困难的过程。从刚开始对图像中直线检测算法模糊的认识，然后通过各种书籍资料不断地了解，到最后对图像中直线检测算法的深刻认然后通过各种书籍资料不断地了解，到最后对图像中直线检测算法的深刻认识。在这一过程中也让自己学到了很多知识，更重要的是锻炼了自己发现问识。在这一过程中也让自己学到了很多知识，更重要的是锻炼了自己发现问题和解决问题的能力。只有一次次不断地摸索，才能找的问题的真相，也才题和解决问题的能力。只有一次次不断地摸索，才能找的问题的真相，也才能克服困难。能克服困难。n n总之，通过本次毕业设计总之，通过本次毕业设计,我深刻体会到要做好一个完整的事情，需要的不仅我深刻体会到要做好一个完整的事情，需要的不仅是自信，更需要有系统的思维方式和方法，解决的问题的耐心、和善于运用是自信，更需要有系统的思维方式和方法，解决的问题的耐心、和善于运用已有的资源。同时也深刻的认识到，在对待一个新事物时，一定要从整体考已有的资源。同时也深刻的认识到，在对待一个新事物时，一定要从整体考虑，完成一步之后再作下一步，这样才能更加有效。虑，完成一步之后再作下一步，这样才能更加有效。n n 感谢各位老师的评阅