[发明专利]一种基于模板的快速Hough变换直线检测方法

说明书

本发明公开了一种基于模板的快速Hough变换直线检测方法，包括二值图像Img、模板图像Im和查找表，所述的快速Hough变换直线检测方法包括以下具体步骤：步骤1、二值图像扩充；步骤2、模板匹配；步骤3、参数查找和计算；步骤4、投票；步骤5、搜索极值。通过上述方式，本发明将经过边缘检测后的二值图像中的所有边缘像素在模板的约束下进行两两配对，每对像素确定一条直线，进而在直线参数空间中进行投票，通过搜索局部极大值检测出直线，有效提高Hough变换直线检测的计算效率。

技术领域

本发明涉及图像处理、机器视觉、模式识别等领域，尤其涉及一种基于模板的快速Hough变换直线检测方法。

背景技术

在图像处理、机器视觉、模式识别等领域，常常需要提取图像中的直线特征。利用直线空间与参数空间的关系，传统Hough变换方法对每一个候选点计算参数对，并在参数空间中对参数对进行投票。该方法对检测直线具有很好的效果，但计算效率较低，无法满足实时性要求较高应用的要求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于模板的快速Hough变换直线检测方法，将经过边缘检测后的二值图像中的所有边缘像素两两进行配对，每对像素确定一条直线，进而在直线参数空间中进行投票，通过搜索局部极大值检测出直线，由于两两配对同样计算量较大，通过模板图像限定两配对像素的距离范围，包括最大距离和最小距离，同时，通过模板图像也可以限定两配对像素所确定的直线的方向，从而进一步提高计算效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种基于模板的快速Hough变换直线检测方法，包括二值图像Img、模板图像Im和查找表，所述的二值图像Img的分辨率为I X J，I为行数，J为列数；所述的模板图像Im的模板分辨率为M X（2N+1），M为行数，2N+1为列数，第一行最中间像素为中心像素，用“Z”表示，像素“-”表示无效像素，像素“1”表示有效像素，中心像素和任意一个有效像素确定一条直线，该直线的方向参数存放在查找表中；所述的查找表为一个二维表，具有与模板图像Im相同的尺寸；所述的快速Hough变换直线检测方法包括以下具体步骤：

步骤1、二值图像扩充，对二值图像Img的左边界、右边界和下边界用0值进行扩充，使二值图像的分辨率由I X J变为（I+M-1）X（J+2N）；

步骤2、模板匹配，按照从左到右，从上到下的顺序对二值图像Img进行遍历；

如果像素p（i，j）值为1，则将模板图像Im平移到其中心像素Z与像素p（i，j）重合位置，在二值图像Img与模板图像Im中有效像素的对应区域中搜索值为1的像素；

按照一定顺序遍历二值图像Img中与模板图像Im中的有效像素重合的像素；

如果存在像素p(i+m，j+n)值为1，则由像素(i，j)和像素p(i+m，j+n)确定一条直线；

步骤3、参数查找和计算，以二值图像Img左上第一个像素为坐标原点，计算直线的参数，包括方向参数θ和距离参数ρ，其中，方向参数θ通过预先生成的查找表获得，距离参数ρ通过计算获得，计算公式为：ρ=jcos（θ+π/2）+isin（θ+π/2）；

步骤4、投票，在参数空间中，对参数（θ，ρ）所在单元进行投票；

步骤5、搜索极值，在参数空间中搜索局部极值，输出直线参数。

本发明一个较佳实施例中，所述的二值图像Img采用经过边缘检测后的二值图像Img。

本发明一个较佳实施例中，所述的模板图像Im的形状由有效像素的分布确定。

本发明一个较佳实施例中，所述的查找表图为与模板图像图Im对应的查找表。

本发明一个较佳实施例中，所述的查找表的分辨率与模板图像Im的分辨率相同，为M X（2N+1）。