[发明专利]面向圆形标志符的两级优化霍夫变换快速检测定位方法

权利要求书

1.一种面向圆形标志符的两级优化霍夫变换快速检测定位方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一、定义图像坐标系为X轴正方向水平向右，Y轴正方向垂直向上，原点位于左下角；定义霍夫变换后的参数空间坐标系为a轴正方向水平向右，b轴正方向垂直向上，原点位于左下角；

设图像I_bi为形状质量检测达到合格标准的N行M列圆形标志符二值化图像，I_bi＝f(x,y)，0≤x≤M-1，0≤y≤N-1；对I_bi进行轮廓提取，构造边缘点集V＝{(x_vi,y_vi)|i＝1,2,...,Q}，式中，Q为边缘点的总个数，由边缘点集可得到圆形标志符的外接矩形，外接矩形的宽W＝Δx_v＝x_{v_m}，外接矩形的高H＝Δy_v＝y_{v_max}-y_{v_min}，式中，x_{v_max}，x_{v_min}分别为V中的X坐标的最大值和最小值；y_{v_max}，y_{v_min}分别为V中的Y坐标的最大值和最小值，取W和H中较小者为d_min，较大者为d_max；

在图像空间中任取I_bi上的一点(x_base，y_base)作为基准点，以内径r_in＝d_min/2，外径r_out＝d_max/2作为半径r的约束条件对该点进行圆形霍夫变换；规定x_base的取值范围为[r_out,M-r_out]，y_base的取值范围为[r_out,N-r_out]；则基准点经过霍夫变换后在参数空间得到的变换圆边缘点集合F_base＝{(a,b)|(a-x_base)²+(b-y_base)²＝r,r_in＜r＜r_out}，式中，(a，b)为变换圆的边缘点坐标，记F_base中变换圆边缘点的个数为D；

步骤二、对圆形标志符边缘点集V中的Q个元素，以3个像素为周期进行等间隔采样，得到边缘采样点集V′＝{(x′_vj,y′_vj)|j＝1,2,...,Q′}，式中，Q′为边缘采样点的个数，仅边缘采样点参与平移霍夫变换；当采样到点(x′_vj,y′_vj)时，可计算得到该点在X方向和Y方向相对于(x_base，y_base)的偏移量，点(x′_vj,y′_vj)经过霍夫变换后在参数空间得到的变换圆边缘点集合F_j＝{(a_j,b_j)|a_j＝a+(x′_vj-x_base),b_j＝b+(y′_vj-y_base)}，式中(a_j，b_j)为变换圆的边缘点坐标；对F_j中处于此范围内的变换圆边缘点进行累加，累加器累加区域为xv_min+2*rout2<aj<xv_max-2*rout2,]]>yv_min+2*rout2<bj<yv_max-2*rout2,]]>式中代表了圆内接矩形的最大边长；对于每一个F_i，以3像素为周期对处于累加区域范围内的坐标进行采样累加统计，记需要统计的变换圆边缘点个数为D′；

在参数空间建立一个数组累加器A₁(a_j，b_j)，A₁(a_j，b_j)的初始值均为0；当参数空间中变换圆的边缘点坐标(a_j，b_j)满足F_j的计算时，相应的累加器A₁(a_j，b_j)的值加1；寻找累加值最大的峰值累加器，峰值累加器所在位置代表了一级优化霍夫变换的圆心位置(x_cent，y_cent)；

圆形标志符圆心所在区域确定为以(x_cent，y_cent)为中心的7×7像素的小区域，即x_cent-3≤a_j≤x_cent+3，y_cent-3≤b_j≤y_cent+3；

步骤三、在图像空间中，对圆形标志符的边缘点集V中的元素逐像素进行遍历，得到参数空间中变换圆边缘点集F_i＝{(a_i,b_i)|a_i＝a+(x_vi-x_base),b_i＝b+(y_vi-y_base)}；对于每一个F_i，在步骤二确定的7×7区域中对变换圆边缘点进行逐点累加统计；

在参数空间建立一个数组累加器A₂(a_i，b_i)，A₂(a_i，b_i)的初始值均为0；当参数空间中变换圆的边缘点坐标(a_i，b_i)满足式F_i的计算时，相应的累加器A₂(a_i，b_i)的值加1；寻找累加值最大的峰值累加器，峰值累加器所在位置即为二级优化霍夫变换得到的精确圆心位置(x_center，y_center)。