一种快速的多圆检测方法技术

本发明专利技术公开了一种快速的多圆检测方法，包括以下步骤：(1)将所有边缘点依次存储到P中，令k=0；(2)从P中获取3个采样点，由这3点计算得到一个圆参数；(3)统计该圆参数所对应圆上的特征点个数，若特征点个数大于阈值t，则认为该圆为候选圆，转向步骤(4)；否则认为该圆为假圆，转向步骤(5)；(4)判断这个候选圆是否为真实圆，如果是，转向步骤(6)，否则转向步骤(5)；(5)k=k+1，如果k>Kmax成立，则认为图像中已不存在圆，结束；否则，转向(2)；(6)检查当前已被检测出的圆个数是否等于预设的个数；若是，则检测完成；否则，从P中删除位于该真圆上的点，重置k=0，转向(2)。本发明专利技术在具备较好的检测鲁棒性和精度的前提下，快速的多圆检测方法的检测速度快于其他圆检测算法。

A fast multi circle detection method

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u5feb\u901f\u7684\u591a\u5706\u68c0\u6d4b\u65b9\u6cd5\uff0c\u5305\u62ec\u4ee5\u4e0b\u6b65\u9aa4\uff1a(1)\u5c06\u6240\u6709\u8fb9\u7f18\u70b9\u4f9d\u6b21\u5b58\u50a8\u5230P\u4e2d\uff0c\u4ee4k=0\uff1b(2)\u4eceP\u4e2d\u83b7\u53d63\u4e2a\u91c7\u6837\u70b9\uff0c\u7531\u8fd93\u70b9\u8ba1\u7b97\u5f97\u5230\u4e00\u4e2a\u5706\u53c2\u6570\uff1b(3)\u7edf\u8ba1\u8be5\u5706\u53c2\u6570\u6240\u5bf9\u5e94\u5706\u4e0a\u7684\u7279\u5f81\u70b9\u4e2a\u6570\uff0c\u82e5\u7279\u5f81\u70b9\u4e2a\u6570\u5927\u4e8e\u9608\u503ct\uff0c\u5219\u8ba4\u4e3a\u8be5\u5706\u4e3a\u5019\u9009\u5706\uff0c\u8f6c\u5411\u6b65\u9aa4(4)\uff1b\u5426\u5219\u8ba4\u4e3a\u8be5\u5706\u4e3a\u5047\u5706\uff0c\u8f6c\u5411\u6b65\u9aa4(5)\uff1b(4)\u5224\u65ad\u8fd9\u4e2a\u5019\u9009\u5706\u662f\u5426\u4e3a\u771f\u5b9e\u5706\uff0c\u5982\u679c\u662f\uff0c\u8f6c\u5411\u6b65\u9aa4(6)\uff0c\u5426\u5219\u8f6c\u5411\u6b65\u9aa4(5)\uff1b(5)k=k+1\uff0c\u5982\u679ck>Kmax\u6210\u7acb\uff0c\u5219\u8ba4\u4e3a\u56fe\u50cf\u4e2d\u5df2\u4e0d\u5b58\u5728\u5706\uff0c\u7ed3\u675f\uff1b\u5426\u5219\uff0c\u8f6c\u5411(2)\uff1b(6)\u68c0\u67e5\u5f53\u524d\u5df2\u88ab\u68c0\u6d4b\u51fa\u7684\u5706\u4e2a\u6570\u662f\u5426\u7b49\u4e8e\u9884\u8bbe\u7684\u4e2a\u6570\uff1b\u82e5\u662f\uff0c\u5219\u68c0\u6d4b\u5b8c\u6210\uff1b\u5426\u5219\uff0c\u4eceP\u4e2d\u5220\u9664\u4f4d\u4e8e\u8be5\u771f\u5706\u4e0a\u7684\u70b9\uff0c\u91cd\u7f6ek=0\uff0c\u8f6c To (2). The invention has the advantages of better detection robustness and accuracy, and the detection speed of the fast multi circle detection method is faster than other circle detection algorithms.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机视觉、模式识别
,尤其涉及一种快速的多圆检测方法。
技术介绍
圆的检测是计算机视觉、模式识别中的一个重要研究内容。由于圆检测能应用于许多工业应用中的圆形目标定位，因此从数字图像中检测出圆，最近几十年已得到了研究人员的广泛关注。众所周知，Hough变换是圆检测的常用方法，主要优点表现为：能较好地适用于具有噪声的图像中，以及容易实现并行计算。由于Hough变换用于圆检测时，所需的计算时间和存储空间过大，多年来许多改进的Hough变换已被提出。Xu等提出的随机Hough变换(randomizedHoughtransform,RHT)是对Hough变换的重大改进。该方法首先从边缘点集中随机选取3点，通过这3点确定一个圆参数；判断这个圆参数是否与链表中某个参数单元的值近似相等，如果均不近似相等则新建该圆参数单元并插入到链表中的适当位置，否则将该参数单元的计数加1；若计数不小于事先规定的阈值nt则找到了一个候选圆，然后通过证据积累进一步判断该候选圆是否为真圆。与Hough变换相比，RHT具有存储空间需求小、快速、无限的参数空间和任意高的检测精度的优点。尽管对于简单图像的检测，RHT有着非常高的检测效率；但是，对于较为复杂的图像，RHT的效率也会受到很大影响，因为在图像中的随机采样导致了采样有效率的明显偏低。于是，一些RHT的改进与扩展算法被提出。如黎自强等在寻找用于计算候选圆的圆参数的3个点时，先随机采样2点，然后在这2点的中垂线上寻找第3点，以提高采样有效率；此外，在选择这3个采样点时，通过淘汰掉两种噪声点，进一步提高了有效采样率。蒋联源在选择3个采样点时，利用概率采样来提高采样有效率；在寻找候选圆时，通过定义相关特征点，快速排除大量假圆，从而有效提高检测速度。为了避免RHT中因参数累积所花费的大量内存空间与计算时间，Chen等[12]提出了随机圆检测算法(randomizedcircledetection,RCD)。对于从图像空间中随机采样的4个点，其中相互距离均大于阈值ε的任意3点均能确定一个圆参数，若另外1点也在该圆上则进行证据积累以判断是否为真圆。对于RHT和RCD，这两种算法都大致可以分为如下三个阶段：(1)获取用于计算圆参数的3个采样点；(2)通过某种方法得到一个候选圆；(3)判断候选圆是否为真圆。为了能得到更优的圆检测算法，本文对这三个阶段的优化进行有效融合，提出一种结合多阶段优化的圆检测算法。该算法的检测速度快于其他算法，相应的实验结果验证了算法的有效性。
技术实现思路
为解决现有技术和实际情况中存在的上述问题，本专利技术提供了一种快速的多圆检测方法，包括以下步骤：(1)将所有边缘点依次存储到P中，令k=0；(2从P中获取3个采样点，由这3点计算得到一个圆参数；(3)统计该圆参数所对应圆上的特征点个数，若特征点个数大于阈值t，则认为该圆为候选圆，转向步骤(4)；否则认为该圆为假圆，转向步骤(5)；(4)判断这个候选圆是否为真实圆，如果是，转向步骤(6)，否则转向步骤(5)；(5)k=k+1，如果k>Kmax成立，则认为图像中已不存在圆，结束；否则，转向(2)；(6)检查当前已被检测出的圆个数是否等于预设的个数；若是，则检测完成；否则，从P中删除位于该真圆上的点，重置k=0，转向(2)。优选地，所述步骤（2）中从P中获取3个采样点的方法是:通过1个随机采样点P1(x1,y1)按水平向右方向搜索到的图像点作为第2点P2(x2,y2)，从这两点间的某点处以竖直方向搜索到的图像点作为第3点P3(x3,y3)，其中x3=int(x1+(x2-x1)/n)，这里的n是一个位于(1,2)∪(2,x2-x1]中的实数。优选地，所述步骤（3）中候选圆的确定方法如下：①对于给定的一个圆参数所对应的圆，统计该圆上极值点个数和关于第1个采样点以及第3个采样点的对称点个数，即得到特征点的总个数。②若特征点的总个数大于给定的阈值t，则认为该圆为候选圆；否则认为该圆为假圆。为了能更好地提高圆检测的效率，本专利技术提出了一种结合多阶段优化的圆检测算法，该算法从获取采样点的方法、寻找候选圆的方法、确认真圆的方法等三方面进行分析，结合目前已被优化的这些阶段，实现了更快的圆检测速度。本专利技术算法的优势为：在具备较好的检测鲁棒性和精度的前提下，本专利技术快速的多圆检测方法的检测速度快于其他圆检测算法。附图说明图1是本专利技术一种快速的多圆检测方法的采样点的选取图。图2是本专利技术一种快速的多圆检测方法的候选圆的确定方法极值点与对称点选取图。图3是本专利技术一种快速的多圆检测方法的检测图。具体实施方式本专利技术快速的多圆检测方法的基本框架与RHT、RCD相似，都是存在如下三个基本阶段。(1)选取采样点。从边缘图像中选取3个采样点的目的，是为了计算得到一个圆参数。这样的圆参数所对应的圆恰好为真圆的概率非常低。(2)寻找候选圆。由于3点所计算得到的圆参数所对应的圆，是真圆的概率非常低。因此，为了减少后续工作的计算量，可以通过某种方法，筛选出较大概率上能成为真圆的圆参数。这样的圆参数所对应的圆，被称为候选圆。(3)得到真圆。对于每一个候选圆，都需要对其进行确认，以判断其是否为真圆。为了能得到检测速度更快的圆检测算法，本专利技术对如上三个基本阶段进行分析，融合优化了的各阶段，提出一种结合多阶段优化的圆检测算法。下面详细介绍优化了的三个阶段。1.1采样点的选取方法3个采样点的选取方法如下：通过1个随机采样点P1(x1,y1)按水平向右方向搜索到的图像点作为第2点P2(x2,y2)，从这两点间的某点处以竖直方向搜索到的图像点作为第3点P3(x3,y3)。为了确定搜索第3点时P3的横坐标，令x3=int(x1+(x2-x1)/n)。这里的n是一个位于(1,2)∪(2,x2-x1]中的实数。为了更加具体地阐述采样点的选取方法，此处用一实例进行介绍。假定图1中不存在噪声，对于存在噪声的情况，将噪声视为图像点，搜索方法与下述方法相同。如图1所示，图中存在3个圆，假设由随机采样得到的点A(P1(x1,y1))为圆O上的点，则从点A处以水平向右的方向搜索到的图像点B作为P2(x2,y2)；令x3=int(x1+(x2-x1)/n)，以横坐标为x3在竖直方向搜索到的图像点C作为P3(x3,y3)；待判定由A(P1)、B(P2)、C(P3)这3点不能得到真圆后，继续以横坐标为x3在竖直方向搜索下一图像点D作为点P3；待判定由A(P1)、B(P2)、D(P3)不能得到真圆后，同样将图像点E作为点P3；待判定由A(P1)、B(P2)、E(P3)不能得到真圆后，将图像点F作为点P3；待判定由A(P1)、B(P2)、F(P3)也不能得到真圆后，此时已搜索完横坐标为x3的竖直方向上的所有图像点。于是从点B处以水平向右的方向搜索到的图像点G作为P2(x2,y2)，令x3=int(x1+(x2-x1)/n)，以横坐标为x3在竖直方向搜索到的图像点H作为P3，此时可判定由A(P1)、G(P2)、H(P3)这3点能计算得到一个真圆。若找到的真圆个数达到预设要求，则检测结束；否则重新随机采样一图像点，开始下一个圆的检测。考虑到3个采样点间的相互距离，均应大于某一阈值，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速的多圆检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所有边缘点依次存储到P中，令k=0；(2)从P中获取3个采样点，由这3点计算得到一个圆参数；(3)统计该圆参数所对应圆上的特征点个数，若特征点个数大于阈值t，则认为该圆为候选圆，转向步骤(4)；否则认为该圆为假圆，转向步骤(5)；(4)判断这个候选圆是否为真实圆，如果是，转向步骤(6)，否则转向步骤(5)；(5)k=k+1，如果k>Kmax成立，则认为图像中已不存在圆，结束；否则，转向(2)；(6)检查当前已被检测出的圆个数是否等于预设的个数；若是，则检测完成；否则，从P中删除位于该真圆上的点，重置k=0，转向(2)。

【技术特征摘要】
1.一种快速的多圆检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所有边缘点依次存储到P中，令k=0；(2)从P中获取3个采样点，由这3点计算得到一个圆参数；(3)统计该圆参数所对应圆上的特征点个数，若特征点个数大于阈值t，则认为该圆为候选圆，转向步骤(4)；否则认为该圆为假圆，转向步骤(5)；(4)判断这个候选圆是否为真实圆，如果是，转向步骤(6)，否则转向步骤(5)；(5)k=k+1，如果k>Kmax成立，则认为图像中已不存在圆，结束；否则，转向(2)；(6)检查当前已被检测出的圆个数是否等于预设的个数；若是，则检测完成；否则，从P中删除位于该真圆上的点，重置k=0，转向(2)。2.根据权利要求1所述的快速的多圆检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋联源，王智文，李春贵，邓向姣，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45