[发明专利]一种基于形态学特征的亚像素级椭圆检测方法

权利要求书

1.一种基于形态学特征的亚像素级椭圆检测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：获取目标图像，并对目标图像进行预处理：采用形态学处理里面的闭运算对目标图像进行处理；

步骤2：采用基于局部子区的亚像素级边缘检测算法对步骤1处理后的图像进行亚像素级边缘检测，得到边缘点信息；

步骤3：将步骤2中得到的亚像素级边缘点的坐标信息进行四舍五入取整操作，从而得到边缘的整像素坐标信息；

步骤4：对整像素边缘信息进行精确筛选；

首先对步骤3中得到的边缘点计算连通区域并进行编号，从而排除非连通区域的边缘信息；进而根据目标椭圆的几何特征设定相应的筛选准则，对检测到的连通区域进行进一步筛选排除，最终得到准确的像素级椭圆边缘点坐标位置信息；

步骤5：通过步骤4得到的目标椭圆整像素边缘坐标信息及索引数组，索引得到对应的亚像素级边缘点坐标；

步骤6：采用最小二乘法对步骤5中得到的亚像素级椭圆边缘点坐标进行椭圆拟合，从而得到椭圆的几何信息，即：椭圆中心点坐标、长短半轴。

2.根据权利要求1所述基于形态学特征的亚像素级椭圆检测方法，其特征在于预处理还包括对非灰度图像进行灰度处理。

3.根据权利要求1所述基于形态学特征的亚像素级椭圆检测方法，其特征在于用半径为1个像素的圆盘形结构元素进行闭运算。

4.根据权利要求3所述基于形态学特征的亚像素级椭圆检测方法，其特征在于圆盘形结构元素可以替换为矩形结构元素。

5.根据权利要求1所述基于形态学特征的亚像素级椭圆检测方法，其特征在于所述步骤2的具体过程为：

首先对目标图像f(x,y)进行平滑处理得到平滑去噪后的目标图像g(x,y)，取一定的窗口大小的局部子区进行分析；假设局部边缘线的表达式为y＝ax²+bx+c；若像素点未被边缘线贯穿，则该像素点强度即为其灰度值；若像素点被边缘线贯穿，则被贯穿的像素点强度用如下公式计算得到：

其中，F(i,j)表示坐标(i,j)点处的像素强度值；P_i,j表示该像素点在边缘线下方的面积；h表示一个像素点的长度；A、B表示该像素点在边缘线两侧像素区域的强度，可由如下表达式计算得到：

局部边缘线方程的系数可通过如下表达式进行计算得到：

其中，S_L、S_M、S_N分别为子区窗口中左、中、右三列像素的强度之和；L、M、N分别表示子区窗口中各列对应的边缘线下方区域的面积；

利用计算得到的局部边缘线的方程即可得到边缘的亚像素位置坐标。

6.根据权利要求1所述基于形态学特征的亚像素级椭圆检测方法，其特征在于所述步骤4中的筛选准则为：连通区域面积筛选范围π·r²＜area＜π·R²，椭圆长轴大于2r个像素，椭圆偏心率e小于0.7；其中R、r分别为椭圆的长短半轴。