一种基于改进Hough变换的轮毂轮廓检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进Hough变换的轮毂轮廓检测方法，包括以下步骤：首先对轮毂图像进行预处理操作，提取轮毂的边缘轮廓曲线；然后将轮廓边界点分为不同子集，去除噪声集；以间隔30°对图像进行多组截取，求得每条截线与轮廓的交点，利用Hough变换获得不同方向上拟合直线的方程；确定圆心坐标，求得圆心与交点距离，根据其方差判定是否为圆形，最后求得圆心及半径。与传统Hough变换和随机Hough变换算法相比，本发明专利技术的检测方法运行时间短，运行速度快，同时具有更高的检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进Hough变换的轮毂轮廓检测方法
本专利技术属于数字图像处理、模式识别领域，具体涉及一种基于改进hough变换的轮毂轮廓检测方法。
技术介绍
轮毂图像相对其他种类图像的关键特征在于其轮廓圆特征，轮廓圆的直径、圆心坐标位置等是轮毂的重要参数，识别出轮毂的关键轮廓圆特征将有利于进一步的图像分析处理。目前轮廓圆特征提取方法主要有Hough圆变换法、边缘链码跟踪检测法以及最小二乘拟合法等。其中，由于Hough变换具有很好的噪声鲁棒性、间断适应性和旋转不变性等特点，因而以Hough圆变换法最为有效和常用。Hough变换是由PaulHough于1962年提出的，其基本思想是将图像空间的一点变换到参量空间的一条曲线或一个曲面，而具有同一参量特征的点经变换后在参量空间中相交，通过判断交点处的累积程度来完成特征曲线的检测。它是一种检测二进制图像中图形的有效方法，如直线、圆、椭圆等，后来提出的广义Hough变换可以检测任意形状的图形，解决了模式识别和计算机视觉的许多问题。经过几十年的发展，Hough变换得到了广泛的应用。在被检测的图像不是很复杂的情况下，传统Hough变换能够得到令人满意的结果，但由于传统Hough变换(CHT)是一对多的映射匹配算法，图像中的每一个特征点(边缘像素点)与参数空间中可能通过该点的所有曲线的参数相匹配，并对这些参数单元投票累加，使得该方法有很大缺陷：计算量大，所需的计算时间长；需要将参数空间单元预存到存储单元中，耗费大量的存储空间；由于图像空间和参数空间的离散化，使得Hough变换的检测精度不高；无法区分噪声点和组成目标的特征点等。在此基础上，Xu等提出了随机Hough变换(RHT)方法，通过随机选取三个不共线的边界点映射为参数空间中的一个点，避免了CHT中的一对多的映射，但是这种方法受噪声和图像复杂性的影响较大，容易产生大量的无效点累积，从而影响计算准确性。因此，有必要对传统Hough变换算法进行改进。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于改进Hough变换的轮毂轮廓检测方法。本专利技术的检测方法运行时间短，运行速度快，同时具有更高的检测精度。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于改进Hough变换的轮毂轮廓检测方法，包括以下步骤：S1：对轮毂图像进行图像去噪，图像目标范围界定，图像形态学和二值化预处理操作，通过Canny算子提取轮毂的边缘轮廓曲线；S2：统计所有边缘轮廓像素点集合，按照八邻域连续的定义方式将所有连续的轮廓边界点统计分为不同的子集，同时去除点数小于预先设定的阈值T1的噪声集；S3：分别对提取到的轮廓边界沿六个方向{0°,30°,60°，90°,120°，150°}截取，在对每个方向截取时，求得每条截线与轮廓的两个交点i，j；S4：设置N组(N≥3)不同的扫描线重复步骤S3的操作，求得交点i，j，交点i，j连线的中点为m；S5：利用Hough变换将所有的中点m映射至二维参数空间，获得6个方向上的拟合直线方程L1～L6；S6：由步骤S5所得的一组直线方程L1～L6，求出到各个直线距离之和最小的点O，以O点为圆心，分别求出圆心到各个交点的距离为Ri，由Ri计算出方差σ2，其中n为Ri的个数，n∈N*，N*为正整数，若其方差σ2小于给定的阈值T2，则判定为圆形，半径为反之，若方差σ2大于给定的阈值T2，则判定该组边缘轮廓像素点集合为非圆形。进一步地，步骤S1中图像去噪采用高斯滤波算法。进一步地，步骤S1中图像目标范围界定通过设定条件排除噪声点的影响，设定的条件为：检测到多于连续S个像素点大于设定阈值T，当有多于连续S个像素点大于设定阈值T，保存并记录下此连续像素点中第一个及最后一个大于此阈值的像素点坐标，作为像素点连线方向的边界坐标点，对X、Y轴方向确定的目标范围扩大20％进行裁剪。进一步地，图像形态学处理采用闭运算。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的检测方法利用圆的先验几何特性来提取有效点、规避无效点，将参数空间维数降低至二维空间，从而减少无效点带来的计算消耗，大大提高检测效率。(2)本专利技术采用{0°,30°,60°，90°,120°，150°}六个方向截取待检测图像，大幅减少数据计算量，同时将圆心确定为到拟合直线距离之和最小的点，半径为圆心到各交点连线的平均值，从而降低噪声对结果的影响，提高了检测精度。(3)相比于传统Hough变换(CHT)和随机Hough变换(RHT)算法，本专利技术的检测方法在运行速度上有较大的提高，同时具有更高的检测精度。附图说明图1为本专利技术检测方法的流程图。图2为本专利技术检测方法的轮廓圆的扫描截取图。图3为本专利技术检测方法的测试图像检测效果图。图4为本专利技术检测方法对轮毂图像进行轮廓圆特征提取测试结果图。具体实施方式以下是对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。应当指出的是，实施例只是对本专利技术的具体描述，而不应视为对本专利技术的限定。如图1所示，本专利技术提供一种基于改进Hough变换的轮毂轮廓检测方法，包括以下步骤：S1：对轮毂图像进行图像去噪，图像目标范围界定，图像形态学和二值化预处理操作，通过Canny算子提取轮毂的边缘轮廓曲线；S2：统计所有边缘轮廓像素点集合，按照八邻域连续的定义方式将所有连续的轮廓边界点统计分为不同的子集，同时去除点数小于预先设定的阈值T1的噪声集，其中，T1＝5～10；S3：分别对提取到的轮廓边界沿六个方向{0°,30°,60°，90°,120°，150°}截取，在对每个方向截取时，求得每条截线与轮廓的两个交点i，j；S4：设置N组(N≥3)不同的扫描线重复步骤S3的操作，求得交点i，j，交点i，j连线的中点为m；S5：利用Hough变换将所有的中点m映射至二维参数空间，获得6个方向上的拟合直线方程L1～L6；S6：由步骤S5所得的一组直线方程L1～L6，求出到各个直线距离之和最小的点O，以O点为圆心，分别求出圆心到各个交点的距离为Ri，由Ri计算出方差σ2，其中n为Ri的个数，n∈N*，N*为正整数，若其方差σ2小于给定的阈值T2，T2＝1～5，则判定为圆形，半径为反之，若方差σ2大于给定的阈值T2，则判定该组边缘轮廓像素点集合为非圆形。进一步地，步骤S1中图像去噪采用高斯滤波算法。进一步地，步骤S1中图像目标范围界定通过设定条件排除噪声点的影响，设定的条件为：检测到多于连续S个像素点大于设定阈值T，本实施例中，S≥10，T＝64，当有多于连续S个像素点大于设定阈值T，保存并记录下此连续像素点中第一个及最后一个大于此阈值的像素点坐标，作为像素点连线方向的边界坐标点，对X、Y轴方向确定的目标范围扩大20％进行裁剪。进一步地，图像形态学处理采用闭运算。在配置为IntelCorei5-4590(3.3GHz)，内存为8GB的计算机上用matlab2012编程，通过CHT、RHT和本专利技术检测方法对一幅由简单几何图形合成的大小为500*500像素的测试图像进行轮廓圆特征提取测试实验，测试图像如图3所示，实验数据如表1所示。表1轮廓圆特征提取测试结果由表1数据可以得出：与CHT算法与RHT算法相比，本专利技术的检测方法运行时间短，运行速度快，同时具有更高的检测精度。图4为应用本专利技术检测方法对轮毂图像进行轮廓圆特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进Hough变换的轮毂轮廓检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对轮毂图像进行图像去噪，图像目标范围界定，图像形态学和二值化预处理操作，通过Canny算子提取轮毂的边缘轮廓曲线；S2：统计所有边缘轮廓像素点集合，按照八邻域连续的定义方式将所有连续的轮廓边界点统计分为不同的子集，同时去除点数小于预先设定的阈值T1的噪声集；S3：分别对提取到的轮廓边界沿六个方向{0°,30°,60°，90°,120°，150°}截取，在对每个方向截取时，求得每条截线与轮廓的两个交点i，j；S4：设置N组(N≥3)不同的扫描线重复步骤S3的操作，求得交点i，j，交点i，j连线的中点为m；S5：利用Hough变换将所有的中点m映射至二维参数空间，获得6个方向上的拟合直线方程L1～L6；S6：由步骤S5所得的一组直线方程L1～L6，求出到各个直线距离之和最小的点O，以O点为圆心，分别求出圆心到各个交点的距离为Ri，由Ri计算出方差σ

【技术特征摘要】
1.一种基于改进Hough变换的轮毂轮廓检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对轮毂图像进行图像去噪，图像目标范围界定，图像形态学和二值化预处理操作，通过Canny算子提取轮毂的边缘轮廓曲线；S2：统计所有边缘轮廓像素点集合，按照八邻域连续的定义方式将所有连续的轮廓边界点统计分为不同的子集，同时去除点数小于预先设定的阈值T1的噪声集；S3：分别对提取到的轮廓边界沿六个方向{0°,30°,60°，90°,120°，150°}截取，在对每个方向截取时，求得每条截线与轮廓的两个交点i，j；S4：设置N组(N≥3)不同的扫描线重复步骤S3的操作，求得交点i，j，交点i，j连线的中点为m；S5：利用Hough变换将所有的中点m映射至二维参数空间，获得6个方向上的拟合直线方程L1～L6；S6：由步骤S5所得的一组直线方程L1～L6，求出到各个直线距离之和最小的点O，以O点为圆心，分别求出圆心到各个交点的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：童水光，赵航，童哲铭，从飞云，唐宁，余跃，王敏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33