[发明专利]基于边缘线匹配的图像对称轴检测方法

说明书

本发明公开了一种基于边缘线匹配的图像对称轴检测方法，包括提取待检测图像的边缘线并对其进行处理；计算图像匹配边缘线；确定图像匹配边缘线的匹配点，计算匹配边缘线中每条线的匹配点集；对边缘线进行反射变换得到待匹配曲线；计算匹配点集与待匹配曲线在平移旋转变换下的匹配点，通过匹配点确定图像的对称轴的步骤。采用本发明能够较好检测到图像的对称轴且本发明具有较好的检测效率。

技术领域

本发明涉及图像处理与模式识别、计算几何和计算机视觉领域，具体是一种基于边缘线匹配的图像对称轴检测方法。

背景技术

对称性作为物体的一个重要特征，已成为模式识别、计算几何和计算机视觉领域的重要研究课题，在医学诊断、文物保护、航空航天等各方面都得到了广泛的应用，对称轴的计算研究具有重要的理论意义和应用价值。例如在各类整形手术应用中，根据对称性器官的成像进行评估和量化，通过对称轴实现对器官的矫正。在文物保护领域中可以根据物体的对称轴对已破坏的文物进行修复。

当前对于物体对称轴检测问题，研究人员已给出一些可行的方法。如对图像进行边缘检测，获取图像边缘点，通过Hough变换计算图像的可能对称轴，最后利用最小二乘法确定最优对称轴。利用动力学中轴对称刚体对于其对称轴转动惯量取得极小值的特性，结合目标边界计算对称轴。根据对称性的定义建立封闭图形对称性的判断规则，通过计算几何组成元素的对称轴，确定所有几何组成元素公有的公共对称轴。利用封闭图形对称轴必然通过其质心、顶点或边的中点这一特性，通过连接质心与顶点或边中点来求解图形对称轴，但对不完整和部分特征丢失的图形，该方法不能计算图形的对称轴。根据凸壳算法求出点集的凸壳，利用点集的对称轴必是凸壳的对称轴这一原理求解对称轴。

现有的对称轴检测方法多数是提取有效的特征点，通过这些特征点计算对称轴。如果图像的特征点较少或部分特征点丢失，利用上述方法不能较好的检测图像对称轴。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于边缘线匹配的图像对称轴检测方法，采用该方法能够较好检测到图像的对称轴且具有较高的效率。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于边缘线匹配的图像对称轴检测方法，包括如下步骤：

(1)对待检测图像的边缘线进行处理，去掉边缘线的短枝和毛刺；

(2)提取待检测图像的边缘线并找出匹配边缘线；

(3)确定匹配边缘线的匹配点，计算匹配边缘线中每条线的匹配点集；

(4)对匹配边缘线进行反射变换得到待匹配曲线；

(5)计算一对匹配曲线的匹配点集；

(6)根据匹配点集，计算出图像的对称轴。

步骤(1)所述对提取的待检测图像的边缘线处理方法为：去掉边缘线的短枝和毛刺，由于图像边缘线相互之间可能交叉，经过一个交叉点可能有多条边缘线，为了准确的进行匹配计算，对边缘线进行处理，并找出匹配边缘线进行匹配计算。

步骤(2)所述提取待检测图像的边缘线并找出匹配边缘线进行匹配，包括如下步骤：

(2-1)定义：图像边缘线的交叉点和端点都称为顶点；两个顶点间无其他顶点的边缘线称为简单边缘线；沿图像边缘线，由简单边缘线连接得到最长的边缘线以及封闭曲线称为匹配边缘线；

(2-2)计算图像边缘线的交叉点和端点得到所有的顶点

以顶点为起点，沿边缘线进行跟踪并记录边缘像素坐标，到另一顶点结束得到简单边缘线；对跟踪的边缘像素进行标记，避免产生重复的简单边缘线，可得所有的简单边缘线，设图像共有N条简单边缘线，对这些简单边缘线进行编号，分别为1,2,...,N，第i(1≤i≤N)条简单边缘线记为l_i；