圖像中基于雙距離變換及特征分布的圓環(huán)中心線檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理中圖形檢測領域，特別是數(shù)字圖像中圓環(huán)中心線檢測方法。
【背景技術】
[0002] 手鐲等圓形珠寶的圈口（直徑）大小是其重要的尺寸指標之一，一般采用游標卡尺 進行其尺寸測量。隨著計算機技術的發(fā)展，為了實現(xiàn)更高效率的測量，開始出現(xiàn)了基于圖像 的自動測量技術，即將目標放置在攝像頭下采集一幅圖像即可實現(xiàn)其尺寸自動測量。該過 程中確定手鐲的圓環(huán)中心線是關鍵環(huán)節(jié)。常見思路是先進行邊緣檢測，然后擬合其內經圓 與外徑圓，最后根據(jù)內外徑圓確定其圓環(huán)中心線。但是，由于反光等原因圖像上手鐲邊界部 分比較容易模糊，導致已有基于邊界的圓檢測方法擬合內徑圓和外徑圓時容易產生誤差， 并且，擬合獲得的內經圓和外徑圓通常圓心并不準確重合，最終基于內經圓和外徑圓確定 的圓環(huán)中心線準確性較差。因此，需要研宄更為準確的圓環(huán)中心線檢測方法。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明針對數(shù)字圖像中圓環(huán)中心線的檢測問題，在圓環(huán)邊界比較模糊時，給出一 種能夠準確檢測圓環(huán)中心線的方法。為了實現(xiàn)本目的，本發(fā)明提出一種基于雙距離變換及 特征分布的圓環(huán)中心線檢測方法，主要包括以下步驟： 步驟Sl :采集圖像并輸入計算機并轉化為灰度圖像； 步驟S2 :基于OSTU分割算法對圖像進行分割并進行二值化處理； 步驟S3 :在二值圖像上將數(shù)值為0的背景點劃分為內部點與外部點； 步驟S4 :在二值化圖像上進行雙距離變換計算各前景點處的DDT值； 步驟S5 :將DDT值為0或者1的點確定為圓環(huán)中心線支撐點； 步驟S6 :計算圖像中各點處的特征圓半徑與特征圓能量，獲得特征圓半徑分布圖與特 征圓能量分布圖； 步驟S7 :利用最大特征能量確定圓心及半徑并獲得圓環(huán)中心線對應的圓。
[0004] 本發(fā)明提供的基于雙距離變換及特征分布的圓環(huán)中心線檢測方法，首先利用圖像 分割與雙距離變換確定位于圓環(huán)中心線上的支撐像素，然后利用支撐像素點的特征分布直 接擬合圓環(huán)中心線對應的圓。與基于內外圓與外徑圓擬合的方法相比較，本發(fā)明提供的方 法直接基于像素點而不是基于邊緣點，能夠有效地克服邊界模糊造成的誤差，同時避免了 處理內徑圓與外徑圓圓心不一致引起的誤差，本發(fā)明提供的方法具有更直接、更準確的優(yōu) 點，尤其適合于手鐲等珠寶視覺測量應用中的圓環(huán)中心線定位環(huán)節(jié)。
【附圖說明】
[0005] 圖1為本發(fā)明數(shù)字圖像中基于雙距離變換及特征分布的圓環(huán)中心線檢測方法流 程圖。
【具體實施方式】
[0006] 如圖1所示為本發(fā)明數(shù)字圖像中基于雙距離變換及特征分布的圓環(huán)中心線檢測 方法流程圖，包括：采集圖像輸入計算機并轉化為灰度圖像、基于OSTU分割算法對圖像進 行分割并進行二值化處理、在二值圖像上將背景點劃分為內部點與外部點、在二值化圖像 上進行雙距離變換計算各前景點處的DDT值、將DDT值為0或者1的點確定為圓環(huán)中心線 支撐點、計算圖像中各點的特征圓半徑與特征圓能量，獲得特征圓半徑分布圖與特征圓能 量分布圖、利用最大特征能量確定圓心及半徑并獲得圓環(huán)中心線對應的圓。各步驟的具體 實施細節(jié)如下： 步驟Sl :采集圖像輸入計算機并轉化為灰度圖像； 步驟S2 :基于OSTU分割算法對圖像進行分割并進行二值化處理，具體方式為，在灰度 圖像上使用OSTU分割算法將圖像中的像素點分割為前景點和背景點兩類，圓環(huán)部分作為 前景點數(shù)值置為1，其余部分作為背景點數(shù)值置為〇 ; 步驟S3 :在二值圖像上將數(shù)值為0的背景點劃分為內部點與外部點，具體方式為，對 背景點進行連通域分析并將所有背景點連接成兩塊區(qū)域，其中一塊區(qū)域位于前景點中間， 該區(qū)域內的背景點稱為內部點，另一塊區(qū)域內的背景點稱為外部點； 步驟S4:在二值化圖像上進行雙距離變換計算各前景點處的DDT值，具體方 式為，對于任一前景點0，分別找到與點0距離最近的內部點0^與外部點將 ) -泛1-_ - ell定義為前景點0的DDT值； 步驟S5 :將DDT值為0或者1的點確定為圓環(huán)中心線支撐點，記為=. 1; ， 步驟S6 :計算圖像中各點的特征圓半徑與特征圓能量，獲得特征圓半徑分布圖與特 征圓能量分布圖，具體方式為，對于圖像中任一點ICu)，分別計算點JT與步驟S5獲得
【主權項】
1.數(shù)字圖像中基于雙距離變換及特征分布的圓環(huán)中心線檢測方法，其特征在于，包括 步驟： 步驟Sl :采集圖像輸入計算機并轉化為灰度圖像； 步驟S2 :基于OSTU分割算法對圖像進行分割并進行二值化處理，具體方式為，在灰度 圖像上使用OSTU分割算法將圖像中的像素點分割為前景點和背景點兩類，圓環(huán)部分作為 前景點數(shù)值置為1，其余部分作為背景點數(shù)值置為0 ; 步驟S3 :在二值圖像上將數(shù)值為0的背景點劃分為內部點與外部點，具體方式為，對背 景點進行連通域分析并將所有背景點連接成兩塊區(qū)域，其中一塊區(qū)域位于前景點中間，該 區(qū)域內的背景點稱為內部點，另一塊區(qū)域內的背景點稱為外部點； 步驟S4:在二值化圖像上進行雙距離變換計算各前景點處的DDT值，具體方 式為，對于任一前景點0，分別找到與點0距離最近的內部點0#與外部點將 講仍二齡―0'|卜_ -0*1定義為前景點0的DDT值； 步驟S5 :將DDT值為0或者1的點確定為圓環(huán)中心線支撐點，記為#(! = ， 步驟S6 :計算圖像中各點的特征圓半徑與特征圓能量，獲得特征圓半徑分布圖與特 征圓能量分布圖，具體方式為，對于圖像中任一點，分別計算點I與步驟S5獲得 的各支撐點之間的距離式=I卜Γ -f ||(1_ = 1，2;...,災），將式四舍五入為整數(shù)并統(tǒng)計其出 現(xiàn)的次數(shù)，將出現(xiàn)頻率最高的距離定義為點I處的特征圓半徑，記為χ?υ?,相應的出 現(xiàn)次數(shù)定義為點；T處的特征圓能量，記為;計算圖像中各點處的特征圓半徑與特 征圓能量，可獲得圖像的特征圓半徑分布圖與特征圓能量分布圖； 步驟S7 :利用最大特征能量確定圓心及半徑并獲得圓環(huán)中心線對應的圓，具體方式 為：記圖像特征能量分布圖上數(shù)值最大的位置為，在特征半徑分布圖像找到 Pmai 處的特征圓半徑Jimas，則可確定一個中心為Pml半徑為的圓，最終將該 圓作為結果輸出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖像中基于雙距離變換及特征分布的圓環(huán)中心線檢測方法，包括：采集圖像輸入計算機并轉化為灰度圖像、基于OSTU分割算法對圖像進行分割并進行二值化處理、在二值圖像上將背景點劃分為內部點與外部點、在二值圖像上進行雙距離變換計算各前景點處的DDT值、將DDT值為0或者1的點確定為圓環(huán)中心線支撐點、計算圖像中各點的特征圓半徑與特征圓能量，獲得特征圓半徑分布圖與特征圓能量分布圖、利用最大特征能量確定圓心及半徑并獲得圓環(huán)中心線對應的圓。本發(fā)明提供的方法在圓環(huán)邊界比較模糊時能夠提供準確的圓環(huán)中心線位置。
【IPC分類】G06T7-60
【公開號】CN104732563
【申請?zhí)枴緾N201510148691
【發(fā)明人】劉紅敏, 李璐, 孫君頂, 雒芬, 王靜, 姜國權, 霍占強, 鄧超, 賈利琴, 王志衡
【申請人】河南理工大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月1日