[发明专利]融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法

权利要求书

1.一种融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一、通过快速Hough变换对图像中的圆进行粗定位，并获得圆心及圆径；

步骤二、对粗定位的圆进行卡尺模型建立，以n度为标准将圆周划分为若干方向，根据半径和角度求得此方向上的边缘点，该边缘点在当前角度下可前后移动一段距离；

步骤三、从步骤二获取边缘点中，获取角度为α时的卡尺的最适边缘点，对所有卡尺求取最适边缘点，将所有最适边缘点纳入最适边缘点集合中；

步骤四、对最适边缘点集合中边缘点进行聚类，并对最大聚类进行圆拟合操作，并排除虚假圆心，滤除干扰卡尺；

步骤五、对经过步骤四操作之后的聚类内的卡尺进行圆拟合。

2.根据权利要求1所述的融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法，其特征在于：步骤一中，

1)对图像进行预处理，获取图像的边缘信息，并获取各个边缘点的梯度方向的正切值；

2)利用各个边缘点的梯度方向以及目标圆的半径投影出圆心坐标；

3)从步骤2)中获取出现次数最多的圆心坐标并对其进行圆心矫正。

3.根据权利要求1所述的融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法，其特征在于：步骤二中，最适边缘点检测步骤如下：

1)根据当前角度计算投影后的x，y轴上的步长及其中z为卡尺总数，k为当前卡尺的编号，β为初始角度，进而得到投影在α角度上的边缘点坐标，x_l＝r_c*cosα+x_h，y_l＝r_c*sinα+y_h，r_c为动态半径，r_h为Hough变换求得的半径，r_rnd为动态长度，其范围由移动路径总长w确定；

2)利用双线性插值法获取以当前边缘点所在延伸方向上的前后两个相邻的边缘点的灰度值，并通过前后两个相邻边缘点的灰度值计算当前边缘点的梯度，并计算前后两个相邻边缘点的投影坐标；

3)边缘点沿着所属卡尺的方向从外向内或从内向外步进，并按照步骤2)获取沿途的边缘点的梯度；

4)获取梯度最大的边缘点，并由该边缘点重新计算实际半径和对应的投影点，从而获取角度为α时的卡尺的最适边缘点；

5)对所有角度的卡尺求取最适边缘点，并全部纳入最适边缘点集合中。

4.根据权利要求3所述的融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法，其特征在于：通过获取沿途边缘点的梯度，并对获取的梯度进行累加，从而获取梯度均值，在获取当前边缘点的梯度时，以到达相邻边缘点累加的梯度的梯度均值代替相邻边缘点的梯度进行滤波平滑。

5.根据权利要求1、3或4所述的融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法，其特征在于：所述步骤二中，在获取最适边缘点集合之后，筛除其中非真实的圆边缘的最适边缘点，其中先设定最小角度阈值T，然后获取任意最适边缘点构成的投影点与前后两边缘点的向量然后根据向量获取该最适边缘点对应的圆心角度数，将获取的圆心角度数与最小角度阈值T进行比较，若小于，则直接认定为干扰点，并将其从最适边缘点集合中排除；若不小于，则获取前后两边缘点形成的角度，并用半径长度和弧度构造极坐标向量并矫正该最适边缘点，计算矫正后的最适边缘点与矫正前的最适边缘点之间的偏差，保存偏移不超过最大偏移量的组合，重复上述步骤，完成所有最适边缘点的筛选。

6.根据权利要求1所述的融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法，其特征在于：步骤四中，对最大聚类进行拟合圆操作包括非圆心稳定优先模式下的圆拟合方式及圆心稳定优先模式下的圆拟合方式。

7.根据权利要求6所述的融合Hough变换和卡尺聚类的圆检测方法，其特征在于：所述非圆心稳定优先模式下的圆拟合方式，首先获取该最大聚类中各个卡尺的最适边缘点与圆心的距离，并获取该距离与Hough圆径的偏差，并对其进行排序，滤除干扰卡尺。