[发明专利]一种基于几何约束的椭圆快速检测方法

摘要

本发明公开了一种基于几何约束的椭圆快速检测方法。本发明是在进行椭圆拟合前利用特征数筛选肯定不属于一个椭圆的弧的组合，减少不必要的椭圆拟合的操作，从而实现算法加速。解决了现有技术耗时相对较长的问题，并很好地保证了椭圆检测的准确率。

主权项

1.一种基于几何约束的椭圆快速检测方法，其特征在于，所述基于几何约束的椭圆快速检测方法包括：步骤100，对真实图像进行预处理并提取边缘点信息，从RGB彩色图像数据中获得比较准确的边缘点的坐标信息和梯度信息；步骤200，将步骤100所得的边缘信息进一步处理，利用椭圆弧的连通性，将边缘点连接成弧；根据弧的长度和弧上三点构成的面积最大三角形的高和底边的比值筛选掉短弧和直弧；利用椭圆不同位置弧的梯度信息的差异性和凹凸性，将连接的弧划分成4类，具体过程如下：步骤201，根据步骤100所得边缘点信息，将边缘点划分成两部分，一部分是椭圆右上和左下部分的边缘点，记作斜率为负的边缘点，一部分是椭圆左上和右下的点，记作斜率为正的边缘点，分别单独连接斜率为负和斜率为正的边缘点形成弧；步骤202，筛选掉长度小于一个阈值的弧，最短弧长为16个像素点；步骤203，筛选掉直弧；步骤204，计算弧所在的最小水平矩形中在该弧上面部分和下面部分的区域的大小，确定该弧为上凸，或者下凸；对于梯度为正的边缘点形成的弧，如果为上凸，则该弧属于椭圆左上部分区域的弧arcLU；如果为下凸，则该弧属于椭圆右下区域的弧arcRD；同理，对于梯度为负的边缘点形成的弧，如果该弧为上凸，则该弧属于椭圆右上区域的弧arcRU；如果该弧为下凸，则该弧属于椭圆左下区域的弧arcLD；由此将步骤203所得弧划分成4类；步骤300，利用特征数筛选出可能属于同一个椭圆三个不同区域的弧组合，通过该弧组合分步骤计算椭圆的参数，最终得到所有候选椭圆，具体过程如下：步骤301，选取位于两个相邻区域的满足位置关系约束的两段弧，分别选择两段弧的端点和中点组成六个点，然后利用选择的六个点计算特征数，当误差小于一定的阈值时，认为两弧属于同一个椭圆；然后再选一条其他区域的弧，形成一个三段弧的组合；步骤302，用步骤301所得的弧组合，计算出4条由椭圆的平行弦中点拟合出的直线，通过这四条直线的交点计算出候选的椭圆中心；步骤303，在步骤301的基础上，分别计算位于相邻区域的两条弧的平行弦的斜率和平行弦中点连线的斜率，计算出椭圆的偏转角度和短轴与长轴的比值，并进行投票，选择出投票最高的椭圆的偏转角度和短轴与长轴的比值；步骤304，对于步骤303所得的椭圆的偏转角度和短轴与长轴的比值以及每一个属于步骤301所得弧组合上的点，计算椭圆长轴，并进行投票，选择出投票最高的椭圆长轴，然后计算短轴，到此得到了候选椭圆的参数，进而得到候选椭圆的方程；步骤400，通过判断候选椭圆的准确性，将候选椭圆进行聚类，并将近似相同的椭圆合并成一个椭圆，具体过程如下：步骤401，根据步骤300所得椭圆方程，计算用于构造候选椭圆的弧组合上的点到该椭圆的距离，以此判断该点是否近似在该椭圆上，再通过在椭圆上点的比例决定该椭圆是否正确；步骤402，将步骤401所得椭圆进行聚类，消除误差影响导致的相近椭圆。