[发明专利]检测图像的几何形状的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测数字图像中包含的几何形状的方法和装置，可应用于与形状检测有关的技术领域，如机器人导航中的场景认知、汽车辅助驾驶中的交通标志识别、遥感图像解译中的建筑物提取等。

背景技术

形状检测是机器视觉的一项重要任务，以下是一些已有方法：

1962年授予P.V.C.Hough的题为“A Method and Means forRecognizing Complex Patterns”的美国专利No.3069654公开了一种Hough变换方法。该方法利用图像空间与参数空间的关系，通过投票的方法在参数空间中确定形状参数，对图像噪声干扰及局部形状信息缺失具有较强的鲁棒性。但只适用于具有解析表达式的形状检测，并且当表达式参数较多时，检测的时间、空间代价都较大。

Ballard D H发表的题为“Generalizing the Hough Transform toDetect Arbitrary Shapes”的文章(参见Pattern Recognition，Vol.13，No.2，1981)和题为“画像处理装置和画像处理方法”的日本专利特开2005-20321公开了广义的Hough变换。这是Hough变换对任意形状检测的一种扩展，但当待检测形状存在旋转与尺度变换时，该方法计算代价过大，因而并不实用。

Loy等人发表的题为“Fast Shape-based Road Sign Detection for aDriver Assistance System”的文章(参见Inter.Conf.on IntelligentRobots and Systems，Sept-Oct，Sendal，Japan，2004)公开了一种Radialsymmetry算法。这是广义Hough变换针对径向对称形状(如正多边形、圆等)检测的一种特化，能够处理形状检测中的旋转问题。但该方法采用的n倍角准则只适用于正多边形检测。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种检测包含任意线段组合的形状的方法和装置，可应用于检测图像中包含的几何形状。

根据本发明的一个方面，提供一种检测包含任意线段组合的形状的方法，包括步骤：从输入图像中提取图像边缘并计算边缘点的梯度方向；对计算出的各边缘点进行投票操作，以生成投票图像；利用投票图像确定待检测形状的局部形状特征；和将所述形状特征的参数与形状参数表中的形状参数进行对比，确定输入图像中包含的形状。

根据本发明的再一个方面，提供一种检测包含任意线段组合的形状的装置，包括：图像采集单元，用于采集输入图像；形状模板存储单元，用于存储待检测形状的标准模板及其形状参数；边缘提取单元，用于提取输入图像的边缘；形状检测单元，用于检测边缘图像中的形状特征，并与预先存储的形状模板进行比较，以确定是否存在待检测形状。

与Radial symmetry算法相比较，除正多边形外，根据本发明的方法可检测更为广泛的形状类型；与广义Hough变换相比较，该方法对于存在尺度及旋转变换的形状检测均有效。

附图说明

通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：

图1是根据本发明实施例的检测包含线段组合的形状的方法的流程图；

图2a至2c是说明待检测标准模板以及边缘提取和边缘梯度方向的示意图；

图3是说明根据本发明方法的一个实例，建立多边形及其内切圆表的示意图；

图4是说明根据本发明的方法的形成投票区间的示意图；

图5是解释本发明的投票峰值的示意图；

图6是说明图2中所示的多边形旋转放缩的情况下进行检测的示意图；

图7是说明根据本发明实施例进行线段组合几何关系认证的流程图；

图8是表示根据本发明的包含线段组合的形状检测装置的方框图；

图9说明形状骨架的示意图；

图10是说明根据本发明实施例自动构造内切圆表的流程图；

图11a和11b是说明根据本发明的实施例利用内切圆与线段关系检测形状的示意图；

图12是根据本发明利用内切圆与线段间的几何关系检测形状的流程图；

图13a和13b内切圆与曲线段间的几何关系的示意图；

图14是说明根据本发明的实施例检测正多边形及圆的过程的流程图；

图15a和15b是根据本发明的实施例检测任意三角形的示意图。

具体实施方式