第二十講：霍夫變換及應(yīng)用霍夫變換概述霍夫變換(HoughTransform)是圖像處理中的一種特征提取技術(shù),該過(guò)程在一個(gè)參數(shù)空間中通過(guò)計(jì)算累計(jì)結(jié)果的局部最大值得到一個(gè)符合該特定形狀的集合作為霍夫變換的結(jié)果。

霍夫變換在OpenCV中主要分兩種:霍夫線變換---檢測(cè)直線(線段)霍夫圓變換---檢測(cè)圓用到的函數(shù):HoughLines()---標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換、多尺度霍夫變換

HoughLinesP()---累計(jì)概率霍夫變換

HoughCricles()---霍夫圓變換1)霍夫線變換霍夫線變換是一種尋找直線的方法,一般在使用霍夫變換前首先將圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)處理,一般霍夫變換的輸入為邊緣二值圖。OpenCV支持三種不同的霍夫線變換,包括:標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換(SHT)多尺度霍夫變換(MSHT)------是SHT在多尺度下的一個(gè)變種累計(jì)概率霍夫變換(PPHT)------是SHT的改進(jìn),在一定范圍內(nèi)進(jìn)行霍夫變換(減少計(jì)算時(shí)間和運(yùn)算量)使用函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系:標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換(SHT)------HoughLines()函數(shù)多尺度霍夫變換(MSHT)------HoughLines()函數(shù)累計(jì)概率霍夫變換(PPHT)------HoughLinesP()函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換---HoughLines()src:

輸入原圖像(一般為8位單通道二值圖像)lines:

經(jīng)過(guò)霍夫變換后檢測(cè)線條的輸出矢量,每一條線由兩個(gè)元素的矢量

(ρ,Θ)表示,其中ρ是離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離,Θ是弧度線條旋轉(zhuǎn)角度(0表示垂直線,π/2度表示水平線)rho:以像素為單位的距離精度,另一種表述方式是直線搜索時(shí)的進(jìn)步尺寸的單位半徑theta:

以弧度為單位的角度精度,另一種表述方式是直線搜索時(shí)的進(jìn)步尺寸的角度單位threshold:

累加平面的閾值參數(shù),即識(shí)別某部分為一條直線時(shí)它在累加平面中必須達(dá)到的值,大于閾值threshold的線段才可以被檢測(cè)通過(guò)并返回到結(jié)果中srn:默認(rèn)值0,對(duì)于多尺度的霍夫變換,這是第三個(gè)參數(shù)進(jìn)步尺寸rho的除數(shù)距離stn:

默認(rèn)值0,對(duì)于多尺度霍夫變換,表示單位角度theta累計(jì)概率霍夫變換---HoughLinesP()src:

輸入原圖像(一般為8位單通道二值圖像)lines:

經(jīng)過(guò)霍夫變換后檢測(cè)線條的輸出矢量,每一條線由4個(gè)元素矢量(x_1,y_1,x_2,y_2)表示,其中(x_1,y_1)和(x_2,y_2)是檢測(cè)到線段的結(jié)束點(diǎn)rho:以像素為單位的距離精度,另一種表述方式是直線搜索時(shí)的進(jìn)步尺寸的單位半徑theta:

以弧度為單位的角度精度,另一種表述方式是直線搜索時(shí)的進(jìn)步尺寸的角度單位threshold:

累加平面的閾值參數(shù),即識(shí)別某部分為一條直線時(shí)它在累加平面中必須達(dá)到的值,大于閾值threshold的線段才可以被檢測(cè)通過(guò)并返回到結(jié)果中minLineLength:默認(rèn)值0,表示最低線段的長(zhǎng)度,小于則不顯示maxLineGap:默認(rèn)值0,允許將同一行點(diǎn)與點(diǎn)之間連接起來(lái)的最大距離霍夫圓變換的基本原理和霍夫線變換大體上類(lèi)似,只是點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二維極徑極角空間被三維的圓心點(diǎn)x,y和半徑r空間取代,如果用完全一樣的方法運(yùn)算量較大,運(yùn)行速度較慢,所以采用“霍夫梯度法”來(lái)做圓變換。2)霍夫圓變換“霍夫梯度法”的缺點(diǎn):(1)可能在輸出結(jié)果中產(chǎn)生噪聲

(2)如果累加器閾值設(shè)置較低,算法需要較長(zhǎng)時(shí)間,每一個(gè)中心只選擇一個(gè)圓,對(duì)于同心圓只選擇一個(gè)(3)如果新的中心很接近已接受的中心,則不會(huì)被保留下來(lái)霍夫圓變換---HoughCircles()src:

輸入原圖像(一般為8位單通道圖像)circles:經(jīng)過(guò)霍夫變換后檢測(cè)圓的輸出矢量,每個(gè)矢量包含三個(gè)元素的浮點(diǎn)矢量(x,y,radius)method:

使用的檢測(cè)方法,默認(rèn)只有一種CV_HOUGH_GRADIENTdp:用來(lái)檢測(cè)圓心的累加器圖像的分辨率與輸入圖像之比的倒數(shù),且此參數(shù)允許創(chuàng)建一個(gè)比輸入圖像分辨率低的累加器。如dp=1,累加器和輸入如下具有相同分辨率;dp=2,累加器只有輸入圖像一半大的寬度和高度minDist:

霍夫變換檢測(cè)到圓的圓心之間的最小距離,分辨兩個(gè)不同圓param1:默認(rèn)值100,它是第三個(gè)參數(shù)method設(shè)置的對(duì)應(yīng)參數(shù),表示傳遞給Canny邊緣算子的高閾值,低閾值是高閾值的一半param2:默認(rèn)值100,它是第三個(gè)參數(shù)method設(shè)置的對(duì)應(yīng)參數(shù),