一种实时消失点检测方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种实时消失点检测方法、装置、设备及存储介质，包括：从边缘线段中随机抽取N条线段，组成抽样线段的样本集；为每条抽样线段创建一组M个投票区域，设置M个投票箱；将边缘线段逐条依次与每条抽样线段的延长线相交，把票投给交点位置在抽样线段延长线所属区间对应的投票箱；执行多轮消失点检测，在每一轮中统计各投票箱的得票数，得到峰值票数；判断峰值票数是否大于阈值；若是，则根据峰值票数对应的投票箱得到消失点的初始位置，对其进行精确定位，并把当前消失点局内线段所投的票数从相关投票箱中移除，并进行下一轮消失点检测；若否，则结束多轮消失点检测过程。本申请能对任何数字图像中存在的一个或多个消失点进行实时检测。

【技术实现步骤摘要】
一种实时消失点检测方法、装置、设备及存储介质
本专利技术涉及图像处理领域，特别是涉及一种实时消失点检测方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
三维空间中的一组平行线在像平面上收敛到一个公共点，这个公共点又称为消失点，因为它等价于世界坐标系中平行线集合的无穷远点。消失点包含重要的透视投影变换信息。消失点在图像域的位置完全决定了三维空间中一组平行线的方向。此外，由多组共面平行线构成的消失点是共线的。消失点检测广泛应用于摄像机标定、三维重建、虚拟现实、机器人导航与场景跟踪、车辆自动驾驶等领域，是计算机视觉和图像处理领域的一个重要研究课题。检测消失点的过程实质上是在图像平面中搜索一组消失点的局内线段的公共交点，这些边(线段)是一组平行线段在三维空间中的投影。由于背景噪声和图像失真的影响，消失点的局内线段一般不再相交于一个点，而是倾向于在一个有限的区域内相交，其质心仍被视为消失点。消失点在图像平面中的位置由显示在图像中的一组平行线的相对位置和方向确定。Hough变换由于其在噪声环境中的简洁性和鲁棒性，是最早提出的消失点检测方法之一。Hough变换的正确执行要求消失点检测的空间是受限的或封闭的。然而，消失点所处的图像平面是一个开放的空间，因此，不能将Hough变换直接用于消失点的检测。与Hough变换不同，基于随机抽样一致性算法的算法在人造场景(如建筑物、公路等)的消失点检测中显示出了良好的前景，在这种环境下，大多数边缘或线段都会收敛到几个通常相互正交的消失点。但是，基于随机抽样一致性算法的方法受到所选最小样本集的非穷尽性的阻碍，当目标消失点在所选样本集中被低估或完全丢失时，会导致较高的消失点漏检风险。此外，基于随机抽样一致性算法的方法通常也受到计算复杂度以及处理所选最小样本集的高存储要求的影响，往往导致检测速度上的不足。上述方法和其它现有的消失点检测技术的共同缺点是处理效率低，每种最新算法需要耗时1秒以上640×480像素的单个图像，这使得它们不适合实时应用，如摄像机校准、三维重建、虚拟现实、机器人导航和场景跟踪。因此，如何实时检测消失点，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种实时消失点检测方法、装置、设备及存储介质，可以对任何数字图像中存在的一个或多个消失点进行实时检测。其具体方案如下：一种实时消失点检测方法，包括：从数字图像的T条边缘线段中随机抽取N条线段作为候选的消失点局内线段，组成抽样线段的样本集；其中，T≥N≥1，T和N为正整数；为N条所述抽样线段中的每一条创建一组M个投票区域，设置M个投票箱，共计得到N×M个投票箱；其中，M≥1，M为正整数；将T条所述边缘线段逐条依次与每条所述抽样线段的延长线相交，把票投给交点位置在所述抽样线段的延长线所属区间对应的投票箱；投票结束后，进行多轮消失点检测，在每一轮消失点检测中，统计各投票箱的得票数，得到峰值票数；判断所述峰值票数是否大于阈值；若是，则检测到一个消失点，根据所述峰值票数对应的投票箱得到消失点的初始位置，对当前消失点进行精确定位，并提取所有消失点局内线段，把当前消失点局内线段所投的票数从相关投票箱中扣除，在更新后的投票信息基础上进行下一轮消失点检测；若否，则终止多轮消失点检测，并输出所有消失点的信息。优选地，在本专利技术实施例提供的上述实时消失点检测方法中，为N条抽样线段中的每一条创建一组M个投票区域，设置M个投票箱，得到N×M个投票箱，具体包括：从N条所述抽样线段中依次取出一条线段，将取出的每条线段的延长线分割成M个区间作为投票区域；为每个所述投票区域设置一个相应的投票箱；同一条所述抽样线段的延长线上的M个投票箱组成一个投票箱子集，N个所述抽样线段对应的N个投票箱子集组成一个包括N×M个投票箱的总集。优选地，在本专利技术实施例提供的上述实时消失点检测方法中，根据所述峰值票数对应的投票箱得到消失点的初始位置，对当前消失点进行精确定位，并提取所有消失点局内线段，把当前消失点局内线段所投的票数从相关投票箱中扣除，具体包括：将所述峰值票数对应的投票箱所在位置的中点设置为消失点的初始坐标；根据所述初始坐标，对当前消失点进行精确定位，并提取当前消失点的所有局内线段，把属于当前消失点局内线段的抽样线段对应的投票箱子集清零，并将当前消失点局内线段对其他抽样线段对应的投票箱子集的投票进行扣除；寻找下一个消失点，直到所述峰值票数低于所述阈值为止。优选地，在本专利技术实施例提供的上述实时消失点检测方法中，还包括：根据各消失点局内线段的位置和角度，通过最小二乘拟合获取各消失点的位置。优选地，在本专利技术实施例提供的上述实时消失点检测方法中，在从数字图像的T条边缘线段中随机抽取N条线段之前，还包括：对所述数字图像作归一化处理，并将所述数字图像的中心设置为原点；利用快速线段检测算法从归一化后的所述数字图像中找出所有的边缘线段，记录为T条边缘线段，每条边缘线段包括长度、位置、角度的信息。优选地，在本专利技术实施例提供的上述实时消失点检测方法中，在一组投票箱中，每个投票箱的初始投票计数设置为1；若输入的所述边缘线段与所述抽样线段的延长线相交，则计算出所述抽样线段对应的投票箱序列号，且投票箱的投票数相应增加1；若输入的所述边缘线段与所述抽样线段平行，则本组投票箱的第一个投票箱的投票数增加1。优选地，在本专利技术实施例提供的上述实时消失点检测方法中，采用下述公式计算出所述抽样线段对应的投票箱序列号：其中，k∈(0,1,2,...,M-1)是收到选票的投票箱，M为沿着所述抽样线段分割得到的总的投票箱的数目，t为输入的所述边缘线段与所述抽样线段的交点，round为四舍五入函数。本专利技术实施例还提供了一种实时消失点检测装置，包括：随机抽样模块，用于从数字图像的T条边缘线段中随机抽取N条线段作为候选的消失点局内线段，组成抽样线段的样本集；其中，T≥N≥1，T和N为正整数；投票箱设置模块，用于为N条所述抽样线段中的每一条创建一组M个投票区域，设置M个投票箱，共计得到N×M个投票箱；其中，M≥1，M为正整数；投票箱投票模块，用于将T条所述边缘线段逐条依次与每条所述抽样线段的延长线相交，把票投给交点位置在所述抽样线段的延长线所属区间对应的投票箱；消失点检测模块，用于投票结束后，进行多轮消失点检测，在每一轮消失点检测中，统计各投票箱的得票数，得到峰值票数；判断所述峰值票数是否大于阈值；若是，则检测到一个消失点，根据所述峰值票数对应的投票箱得到消失点的初始位置，对当前消失点进行精确定位，并提取所有消失点局内线段，把当前消失点局内线段所投的票数从相关投票箱中扣除，在更新后的投票信息基础上进行下一轮消失点检测；若否，则终止多轮消失点检测，并输出所有消失点的信息。本专利技术实施例还提供了一种实时消失点检测设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时消失点检测方法，其特征在于，包括：/n从数字图像的T条边缘线段中随机抽取N条线段作为候选的消失点局内线段，组成抽样线段的样本集；其中，T≥N≥1，T和N为正整数；/n为N条所述抽样线段中的每一条创建一组M个投票区域，设置M个投票箱，共计得到N×M个投票箱；其中，M≥1，M为正整数；/n将T条所述边缘线段逐条依次与每条所述抽样线段的延长线相交，把票投给交点位置在所述抽样线段的延长线所属区间对应的投票箱；/n投票结束后，进行多轮消失点检测，在每一轮消失点检测中，统计各投票箱的得票数，得到峰值票数；/n判断所述峰值票数是否大于阈值；若是，则检测到一个消失点，根据所述峰值票数对应的投票箱得到消失点的初始位置，对当前消失点进行精确定位，并提取所有消失点局内线段，把当前消失点局内线段所投的票数从相关投票箱中扣除，在更新后的投票信息基础上进行下一轮消失点检测；若否，则终止多轮消失点检测，并输出所有消失点的信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种实时消失点检测方法，其特征在于，包括：
从数字图像的T条边缘线段中随机抽取N条线段作为候选的消失点局内线段，组成抽样线段的样本集；其中，T≥N≥1，T和N为正整数；
为N条所述抽样线段中的每一条创建一组M个投票区域，设置M个投票箱，共计得到N×M个投票箱；其中，M≥1，M为正整数；
将T条所述边缘线段逐条依次与每条所述抽样线段的延长线相交，把票投给交点位置在所述抽样线段的延长线所属区间对应的投票箱；
投票结束后，进行多轮消失点检测，在每一轮消失点检测中，统计各投票箱的得票数，得到峰值票数；
判断所述峰值票数是否大于阈值；若是，则检测到一个消失点，根据所述峰值票数对应的投票箱得到消失点的初始位置，对当前消失点进行精确定位，并提取所有消失点局内线段，把当前消失点局内线段所投的票数从相关投票箱中扣除，在更新后的投票信息基础上进行下一轮消失点检测；若否，则终止多轮消失点检测，并输出所有消失点的信息。


2.根据权利要求1所述的实时消失点检测方法，其特征在于，为N条抽样线段中的每一条创建一组M个投票区域，设置M个投票箱，共计得到N×M个投票箱，具体包括：
从N条所述抽样线段中依次取出一条线段，将取出的每条线段的延长线分割成M个区间作为投票区域；
为每个所述投票区域设置一个相应的投票箱；
同一条所述抽样线段的延长线上的M个投票箱组成一个投票箱子集，N个所述抽样线段对应的N个投票箱子集组成一个包括N×M个投票箱的总集。


3.根据权利要求2所述的实时消失点检测方法，其特征在于，根据所述峰值票数对应的投票箱得到消失点的初始位置，对当前消失点进行精确定位，并提取所有消失点局内线段，把当前消失点局内线段所投的票数从相关投票箱中扣除，具体包括：
将所述峰值票数对应的投票箱所在位置的中点设置为消失点的初始坐标；
根据所述初始坐标，对当前消失点进行精确定位，并提取当前消失点的所有局内线段，把属于当前消失点局内线段的抽样线段对应的投票箱子集清零，并将当前消失点局内线段对其他抽样线段对应的投票箱子集的投票进行扣除。


4.根据权利要求1所述的实时消失点检测方法，其特征在于，还包括：
根据各消失点局内线段的位置和角度，通过最小二乘拟合获取各消失点的位置。


5.根据权利要求1所述的实时消失点检测方法，其特征在于，在从数字图像的T条边缘线段中随机抽取N条线段之前，还包括：
对所述数字图像作归...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珂，吴建平，王磊，管小冬，
申请(专利权)人：苏州市职业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32