[发明专利]一种快速、精确的圆形检测和圆心定位方法

摘要

本发明公开了一种快速、精确的圆形检测和圆心定位方法，包括如下步骤：使用边缘检测算法获取图像边缘点；利用改进的随机Hough变换从所有边缘点中检测出候选圆形及其圆心和半径，并筛选出圆上的边缘点，滤除其它边缘点；利用最小二乘法将筛选得到的边缘点进行二次线性拟合，得到精确的圆心坐标和半径大小。本发明利用改进的随机Hough变换快速检测圆形并定位圆心，并过滤大部分非圆上的噪点，再结合最小二乘法拟合圆进一步精确定位圆心，得到亚像素级坐标，可在保证检测结果精度的同时大大减少圆形检测和圆心定位的计算量。

主权项

1.一种快速、精确的圆形检测和圆心定位方法，其特征在于包括如下步骤：1)使用边缘检测算法获取待检测图像中的边缘点；2)利用改进的随机Hough变换在边缘图像中检测圆形，具体步骤如下：步骤一、根据随机Hough变换，在所有边缘点中任取不共线的三点，求出三点所在圆的圆心和半径，遍历该三点之外的所有边缘点，每检测到一个边缘点在圆上，则计数器加1，最终记录下所有在该圆上的边缘点个数，如果该计数器的最终累加值占边缘点总数的比例大于设定的圆形检测阈值，则该圆可能为待检测圆，计算所述三点之外所有边缘点到圆心的距离与该圆半径的方差；否则该圆不是待检测圆；任取P组不共线的三个边缘点重复上述操作，P为自然数，保留符合条件各组的方差值，进入步骤二；步骤二、比较由步骤一所求满足条件的各组方差值，记录其中方差值最小的那组圆的半径rmin与圆心(xmin,ymin)，以此在三维阵列(a,b,r)的三维参数空间中确定一个关于(xmin,ymin)和rmin的误差范围，即xmin‑σ<a<xmin+σ、ymin‑σ<b<ymin+σ、rmin‑σ<r<rmin+σ，其中σ为需进行筛选的立方体空间的取值范围，下面通过第三步筛选确定圆心位置和半径大小；步骤三、根据标准Hough变换，进行进一步的筛选，具体方法如下：在三维阵列(a,b,r)的三维参数空间中，确定一个xmin‑σ<a<xmin+σ、ymin‑σ<b<ymin+σ、rmin‑σ<r<rmin+σ的立方体空间，对于该立方体空间，以1为步长分成多个立方体小格，每小格对应一组(a,b,r)，其对应二维(x,y)空间中一个圆(x‑a)²+(y‑b)²＝r²，检测筛选后的边缘点，每有一个边缘点在该圆上，将该立方体小格累加1；重复上述操作，直到遍历空间里所有立方体小格(a,b,r)后，对三维阵列的所有累加器的值进行比较，其最大值对应的(a,b)和r分别为待求圆的圆心和半径；最后保留在该圆上或是附近正负δ范围内的边缘点，其余的点即为噪声点，其中δ为允许存在的误差范围；3)对改进的Hough变换提取出的边缘点再利用最小二乘进行二次线性拟合，精确定位圆心，得到其亚像素级的坐标。