[发明专利]一种直线测量方法

权利要求书

1.一种直线测量方法，其特征是，其主要流程包括：边缘点提取、霍夫空间变换、在霍夫空间中求取直线交点、聚类分割、筛选出候选边缘点、对候选边缘点进行直线拟合；

边缘点提取：选用Canny边缘提取的方法获得单像素的待测目标边缘，采用Sobel算子计算图像中的梯度，并将梯度幅值归一化到0～255的范围，Canny边缘提取方法是一种双阈值的提取方法，设置高阈值t_H和低阈值t_L，设置t_H＝2*t_L，且0≤t_L，t_H≤255，提取目标边缘的边缘点；

霍夫空间变换：对提取后的边缘点，进行霍夫直线变换；

在霍夫空间中求取直线交点：在直角坐标系oxy中，任意点(x_j，y_j)转换到霍夫空间对应一条直线b＝-x_j·k+y_j；反之，霍夫空间中的一个点对应直角坐标系oxy中的一条线，对霍夫空间中的所有直线，两两求取交点；

聚类分割：聚类分割在霍夫空间中进行，首先设定误差半径r和迭代误差下限ε，设置搜索初始点(k₀，b₀)，并建立迭代计数器，用以记录迭代搜索次数i，迭代次数i至少为1；对于第i次迭代搜索，在以(k_i-1，b_i-1)为中心，r为半径的圆形区域内，求取在该区域内的所有点的质心，并将该质心记为新的搜索点(k_i，b_i)；其中，误差半径r和迭代误差d的计算公式如下：

当迭代误差d小于迭代误差下限时ε，可终止迭代过程，并以当前搜索点(k_i，b_i)所对应的圆形区域作为最终的霍夫空间候选区域；

筛选出候选边缘点：过候选区域内的点的直线称为霍夫空间候选直线；霍夫空间中的所有候选直线对应直角坐标系中点称为候选边缘点；在霍夫空间中，所有候选直线到点(k_i，b_i)的距离不大于误差半径r，相应的，可认为在直角坐标系oxy中，所有候选边缘点在直线区域y＝(k_i±Δk)x+(b_i±Δb)；合理控制Δk和Δb的范围，便可筛选出该误差容许范围内处在同一直线上的所有点，即候选边缘点，并且远离该直线上的干扰点可被排除，不记为候选边缘点；

对候选边缘点进行直线拟合：为了精确的求解出直线方程，对所有候选边缘点进行最小二乘拟合直线。

2.根据权利要求1所述的一种直线测量方法，其特征是，所述搜索初始点的设置，可在不选取候选点的前提下，对所有边缘点进行最小二乘法拟合直线，记直线方程为y＝k₀x+b₀；在霍夫空间，设(k₀，b₀)为搜索初始点。

3.根据权利要求1所述的一种直线测量方法，其特征是，所述Δk∈(0.1，3)，Δb∈(0，5)，ε＝0.01。

4.根据权利要求1所述的一种直线测量方法，其特征是，所述直角坐标系oxy中，当待检测的直线与x轴正方向的夹角α较大时，根据直线斜率k＝tan(α)，当α产生较小变化时，k的数值将产生较大变化，不利于在霍夫空间中进行聚类划分，因此，在75°≤α≤105°，对霍夫空间转化进行修改，直角坐标系oxy中的点(x_j，y_j)对应霍夫直线空间中的直线b＝-y_j·k+x_j，此时有k＝cot(α)。

5.根据权利要求1所述的一种直线测量方法，其特征是，若待检测目标同时存在n条直线，可在霍夫空间中若设置n个初始搜索点进行聚类划分，获得n个区域，筛选出各个直线的候选点并拟合出各自直线方程。