直線檢測、圖像處理的方法及相關(guān)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直線檢測、圖像處理的方法及相關(guān)裝置，直線檢測的方法包括：將直線參數(shù)空間的橫軸和縱軸分別以預(yù)定的第一間距和第二間距為間隔進(jìn)行等間距劃分以將所述直線參數(shù)空間劃分為多個參數(shù)區(qū)域；利用各采樣像素點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行對直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū)域的投票，得到各個參數(shù)區(qū)域的投票數(shù)；提取投票數(shù)大于投票閾值的各個參數(shù)區(qū)域的直線參數(shù)和投票數(shù)，將直線參數(shù)空間中距離在預(yù)定的距離閾值范圍內(nèi)的直線參數(shù)分為一組；對每一組的所述直線參數(shù)和所述投票數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均處理，得到被檢測出直線的直線參數(shù)。本發(fā)明另外還公開了一種機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床。通過上述方式，本發(fā)明能夠提高圖像中直線檢測精度，增大Hough變換的作用范圍。
【專利說明】直線檢測、圖像處理的方法及相關(guān)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別是涉及一種直線檢測、圖像處理的方法及相關(guān)裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)實(shí)生活中，物體的平面輪廓一般都可以用直線或者弧線的組合來表示，Hough變 換是從圖像中識別出幾何形狀的基本方法之一。Hough變換的基本思想是利用點(diǎn)與線的對 偶性，將原始空間給定的曲線通過曲線表達(dá)方式變換為參數(shù)空間的一個點(diǎn)，然后通過前景 像素點(diǎn)在參數(shù)空間自變量取值范圍內(nèi)進(jìn)行投票，并對投票值設(shè)定一個閾值，如果在某個區(qū) 域內(nèi)的投票數(shù)高于該閾值，則該區(qū)域?qū)?yīng)存在一條直線，對應(yīng)地，在該區(qū)域找出投票峰值， 進(jìn)而確定曲線表達(dá)式中的參數(shù)，也即確定了原始空間里的曲線方程。如圖1所示，要確定黑 白圖像中的一條直線P =xcos0+ysin0, P表示圖像原點(diǎn)到直線的距離，0表示該直 線與水平軸的夾角。我們知道，在原始空間領(lǐng)域，如果參數(shù)9和P被確定，那么給定自變 量x的范圍以后，直線就被確定了，對應(yīng)到參數(shù)空間，如圖2所示，如果確定一個點(diǎn)（ Xi，yi) 和參數(shù)0的取值范圍后，每給定一個0就確定一個P，即參數(shù)空間里的一條正弦曲線P iXiCosQ+yiSinQ對應(yīng)了原始空間里過點(diǎn)（x^y)的一族直線，如果給定兩個點(diǎn)（Xi，yi) 和（X」，y」），那么兩條正弦曲線p = xfos 0+丫4；[11 0和p = XjC0s 0+y」sin 0的交點(diǎn) (9 '，P '）就是過這兩個點(diǎn)的直線參數(shù)。而Hough變換就是將參數(shù)空間劃分為多個累加區(qū) 域，根據(jù)邊緣檢測后得到的圖像多個前景像素點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)空間的投票，如圖3所示，當(dāng)0從 最小值9 min依次取到最大值時，對每個區(qū)域中的對應(yīng)的P進(jìn)行累加。如果原始空間 中直線上的每個點(diǎn)都對在對應(yīng)的參數(shù)空間產(chǎn)生進(jìn)行了投票，那么參數(shù)空間里的多個區(qū)域中 必然有一個累加票數(shù)最多的峰值，這個峰值對應(yīng)的參數(shù)就是要找的直線所對應(yīng)的參數(shù)。
[0003] 但是，在邊緣圖像中，有的直線較短，那么其前景像素點(diǎn)相對較少，對應(yīng)的投票數(shù) 也較少，為了將短直線篩選出來可能需要降低篩選閾值，但是降低篩選閾值也會導(dǎo)致長直 線附近的較多的其它直線被篩選出來，如圖5所示，與投票峰值相差不遠(yuǎn)的投票權(quán)數(shù)明顯 增多，如果把這些投票數(shù)都作為直線參數(shù)來考慮，對應(yīng)的原始空間必然有更多的直線被提 取出來，而達(dá)不到準(zhǔn)確找到理想直線的效果。
[0004] 因此現(xiàn)有技術(shù)中的Hough變換方法存在著直線檢測精度和覆蓋范圍上的矛盾：投 票篩選閾值大，則短直線不會被檢測出來，投票篩選閾值小，則長直線的檢測精度又比較 低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種直線檢測、圖像處理的方法及相關(guān)裝置， 能夠提高直線檢測參數(shù)的計(jì)算精度，增大Hough變換的作用范圍。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種直線檢測的方法， 包括：將直線參數(shù)空間的橫軸和縱軸分別以預(yù)定的第一間距和第二間距為間隔進(jìn)行等間距 劃分以將所述直線參數(shù)空間劃分為多個參數(shù)區(qū)域；
[0007] 利用各采樣像素點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行對所述直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū)域的投票，得到 各個參數(shù)區(qū)域的投票數(shù)；提取投票數(shù)大于投票閾值的各個參數(shù)區(qū)域的直線參數(shù)和投票數(shù)， 將直線參數(shù)空間中距離在預(yù)定的距離閾值范圍內(nèi)的直線參數(shù)分為一組；對每一組的所述直 線參數(shù)和所述投票數(shù)分別進(jìn)行加權(quán)平均處理，得到被檢測出的直線的直線參數(shù)。
[0008] 其中，所述第一間距和所述第二間距均為小于1的小數(shù)；在所述將直線參數(shù)空間 的橫軸和縱軸分別以預(yù)定的第一間距和第二間距為間隔進(jìn)行等間距劃分以將所述直線參 數(shù)空間劃分為多個參數(shù)區(qū)域之前，
[0009] 所述方法還包括：將圖像中的各采樣點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為亞像素級坐標(biāo)；
[0010] 所述利用各采樣像素點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行對直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū)域的投票包 括：
[0011] 利用各采樣像素點(diǎn)的亞像素級坐標(biāo)進(jìn)行對直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū)域的投票。
[0012] 其中，所述圖像中的直線用參數(shù)方程P = xcos 0+ysin 0來表示，其中，x表示所 述圖像中直線的水平坐標(biāo)，y表示所述圖像中直線的數(shù)值坐標(biāo)，參數(shù)P為所述圖像中所述 直線到原點(diǎn)的距離，參數(shù)0為所述直線與橫軸的夾角。
[0013] 其中，所述對每一組所述直線參數(shù)和投票數(shù)分別進(jìn)行投票數(shù)分別加權(quán)平均處理， 得到被檢測出的直線參數(shù)e和p包括：根據(jù)第一組中各直線參數(shù)對應(yīng)的投票數(shù)1?計(jì)算出 直線參數(shù)9 1和應(yīng)的投票權(quán)值Pi，再根據(jù)所述投票權(quán)值Pi計(jì)算出第一組的直線參數(shù) 9和P ;其中，第一組為任意一個直線參數(shù)分組,1?為第一組中直線參數(shù)01和Pi對應(yīng)的 投票數(shù)，i = 1，. . .，n(n>l)。
[0014] 其中，所述投票權(quán)值Pi的計(jì)算公式為其中，，所述為第一 '''max '''min 組中所述直線參數(shù)對應(yīng)的最小投票數(shù)，為第一組中所述直線參數(shù)對應(yīng)的最大投票數(shù)。
[0015] 其中，所述根據(jù)投票權(quán)值Pi計(jì)算出第一組的直線參數(shù)0和P的公式為：
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種直線檢測的方法，其特征在于，包括： 將直線參數(shù)空間的橫軸和縱軸分別以預(yù)定的第一間距和第二間距為間隔進(jìn)行等間距 劃分以將所述直線參數(shù)空間劃分為多個參數(shù)區(qū)域； 利用各采樣像素點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行對所述直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū)域的投票，得到各個 參數(shù)區(qū)域的投票數(shù)； 提取投票數(shù)大于投票閾值的各個參數(shù)區(qū)域的直線參數(shù)和投票數(shù)，將直線參數(shù)空間中距 離在預(yù)定的距離閾值范圍內(nèi)的直線參數(shù)分為一組； 對每一組的所述直線參數(shù)和所述投票數(shù)分別進(jìn)行加權(quán)平均處理，得到被檢測出的直線 的直線參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一間距和所述第二間距均為小于1 的小數(shù)； 在所述將直線參數(shù)空間的橫軸和縱軸分別以預(yù)定的第一間距和第二間距為間隔進(jìn)行 等間距劃分以將所述直線參數(shù)空間劃分為多個參數(shù)區(qū)域之前，所述方法還包括： 將圖像中的各采樣點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為亞像素級坐標(biāo)； 所述利用各采樣像素點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行對直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū)域的投票包括： 利用各采樣像素點(diǎn)的亞像素級坐標(biāo)進(jìn)行對直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū)域的投票。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述圖像中的直線用參數(shù)方程P = xcos 0 +ysin 0來表示，其中，X表示所述圖像中直線的橫軸坐標(biāo)，y表示所述圖像中直線的 縱軸坐標(biāo)，參數(shù)P為所述圖像中所述直線到原點(diǎn)的距離，參數(shù)0為所述直線與橫軸的夾 角； 所述對每一組所述直線參數(shù)和投票數(shù)分別進(jìn)行投票數(shù)分別加權(quán)平均處理，得到被檢 測出的直線參數(shù)包括：根據(jù)第一組中各直線參數(shù)對應(yīng)的投票數(shù)Hli計(jì)算出直線參數(shù)0 i和 應(yīng)的投票權(quán)值Pi,再根據(jù)所述投票權(quán)值Pi計(jì)算出第一組的直線參數(shù)e和p ;其中， 第一組為任意一個直線參數(shù)分組，Hli為第一組中直線參數(shù)0 i和P i對應(yīng)的投票數(shù)，i = 1，…，n (n > 1) 〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述投票權(quán)值Pi的計(jì)算公式為：
其中，所述mmin為第一組中所述直線參數(shù)對應(yīng)的最小投票數(shù)，為第一 組中所述直線參數(shù)對應(yīng)的最大投票數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)投票權(quán)值Pi計(jì)算出第一組的直 線參數(shù)9和p的公式為：
e i為第一組中第i條直線與所述橫軸的夾角，P i為原點(diǎn)到第一組中第i條直線的距 離。
6. -種圖像處理的方法，其特征在于，包括： 獲取待處理的圖像； 對所述圖像進(jìn)行邊緣檢測，得到多個采樣像素點(diǎn)； 將直線參數(shù)空間的橫軸和縱軸分別以預(yù)定的第一間距和第二間距為間隔進(jìn)行等間距 劃分以將所述直線參數(shù)空間劃分為多個參數(shù)區(qū)域； 利用所述各采樣像素點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行對所述直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū)域的投票，得到 各個參數(shù)區(qū)域的投票數(shù)； 提取投票數(shù)大于投票閾值的各個參數(shù)區(qū)域的直線參數(shù)和投票數(shù)，將直線參數(shù)空間中距 離在預(yù)定的距離閾值范圍內(nèi)的直線參數(shù)分為一組； 對每一組的所述直線參數(shù)和所述投票數(shù)分別進(jìn)行加權(quán)平均處理，得到被檢測出的直線 的直線參數(shù)； 輸出或保存所述被檢測出的直線的直線參數(shù)。
7. -種直線檢測的裝置，其特征在于，包括：區(qū)域劃分模塊、投票模塊、提取模塊以及 處理模塊， 所述區(qū)域劃分模塊用于將直線參數(shù)空間的橫軸和縱軸分別以預(yù)定的第一間距和第二 間距為間隔進(jìn)行等間距劃分以將所述直線參數(shù)空間劃分為多個參數(shù)區(qū)域； 所述投票模塊用于利用各采樣像素點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行對所述直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū) 域的投票，得到各個參數(shù)區(qū)域的投票數(shù)； 所述提取模塊用于提取投票數(shù)大于投票閾值的各個參數(shù)區(qū)域的直線參數(shù)和投票數(shù)，還 用于將直線參數(shù)空間中距離在預(yù)定的距離閾值范圍內(nèi)的直線參數(shù)分為一組； 所述處理模塊用于對每一組所述直線參數(shù)和所述投票數(shù)分別進(jìn)行加權(quán)平均處理，得到 被檢測出的直線的直線參數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的直線檢測裝置，其特征在于， 所述第一間距和所述第二間距均為小于1的小數(shù)； 所述直線檢測裝置還包括轉(zhuǎn)換模塊，所述轉(zhuǎn)換模塊用于將圖像中的各采樣點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換為亞像素級坐標(biāo)； 所述投票模塊具體用于利用各采樣像素點(diǎn)的亞像素級坐標(biāo)進(jìn)行對直線參數(shù)空間的多 個參數(shù)區(qū)域的投票。
9. 一種圖像處理裝置，其特征在于，包括：圖像獲取模塊、邊緣檢測模塊、區(qū)域劃分模 塊、投票模塊、提取模塊、處理模塊以及輸出模塊， 所述圖像獲取模塊用于獲取待處理的圖像； 所述邊緣檢測模塊用于對所述圖形進(jìn)行邊緣檢測，得到多個采樣像素點(diǎn)； 所述區(qū)域劃分模塊用于將直線參數(shù)空間的橫軸和縱軸分別以預(yù)定的第一間距和第二 間距為間隔進(jìn)行等間距劃分以將所述直線參數(shù)空間劃分為多個參數(shù)區(qū)域； 所述投票模塊用于利用各采樣像素點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行對所述直線參數(shù)空間的多個參數(shù)區(qū) 域的投票，得到各個參數(shù)區(qū)域的投票數(shù)； 所述提取模塊用于提取投票數(shù)大于投票閾值的各個參數(shù)區(qū)域的直線參數(shù)和投票數(shù)，還 用于將直線參數(shù)空間中距離在預(yù)定的距離閾值范圍內(nèi)的直線參數(shù)分為一組； 所述處理模塊用于對每一組所述直線參數(shù)和所述投票數(shù)分別進(jìn)行加權(quán)平均處理，得到 被檢測出的直線的直線參數(shù)； 所述輸出模塊用于輸出或保存所述被檢測出的直線的直線參數(shù)。
10. -種機(jī)器人，其特征在于，包括：機(jī)器人本體，安裝在機(jī)器人本體內(nèi)部的控制裝置， 安裝在機(jī)器人本體上的圖像采集裝置，其中，所述控制裝置包括如權(quán)利要求9所述的圖像 處理裝置，所述圖像處理裝置用于對所述圖像采集裝置采集到的圖像進(jìn)行處理，所述控制 裝置用于根據(jù)所述圖像處理裝置的處理結(jié)果向所述機(jī)器人下達(dá)控制指令。
11. 一種數(shù)控機(jī)床，其特征在于，包括：機(jī)床主體、安裝在所述機(jī)床主體上的圖像采集 裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動裝置、連接所述伺服驅(qū)動裝置的電機(jī)、與所述電機(jī)連接的加工裝 置，所述數(shù)控裝置與所述伺服驅(qū)動裝置及圖像采集裝置電連接，所述數(shù)控裝置包括如權(quán)利 要求9所述的圖像處理裝置，所述圖像處理裝置用于對所述圖像采集裝置采集到的圖像進(jìn) 行處理，所述數(shù)控裝置用于根據(jù)所述圖像處理裝置的處理結(jié)果向所述伺服驅(qū)動裝置下達(dá)控 制指令。
【文檔編號】G06T7/00GK104331876SQ201410528699
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】王麗 申請人:北京配天技術(shù)有限公司