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采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法

文檔序號(hào):6523055閱讀:801來(lái)源:國(guó)知局
采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法
【專利摘要】一種采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法,首先對(duì)二值圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)濾波操作;然后應(yīng)用矩特征計(jì)算其質(zhì)心及主軸方程,并使用最小距離法計(jì)算輪廓點(diǎn)與主軸的距離,從而得到輪廓簡(jiǎn)化的基準(zhǔn)點(diǎn);最后采用鄰域法霍夫變換求取輪廓簡(jiǎn)化線段,在參數(shù)空間中引入鄰域的概念,計(jì)算、驗(yàn)證通過(guò)所定義鄰域內(nèi)的曲線條數(shù),從而確定圖像空間中可以近似為一條直線的點(diǎn),根據(jù)最大距離法求取線段的起點(diǎn)與終點(diǎn),并將求取的點(diǎn)依次連接起來(lái)形成一個(gè)由線段構(gòu)成的閉合曲線。本發(fā)明可以很好地簡(jiǎn)化圖像輪廓,將圖像不規(guī)則的曲線邊界簡(jiǎn)化成一系列線段,并將這些線段按照首尾順序連接成一個(gè)封閉圖形。使用該方法得到的簡(jiǎn)化輪廓與原輪廓充分近似。
【專利說(shuō)明】采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理及模式識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】,主要適用于圖像中目標(biāo)的檢測(cè)與識(shí)別,具體地說(shuō)是采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法,
【背景技術(shù)】
[0002]圖像輪廓在圖像處理及模式識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】是分析獲取目標(biāo)形狀特征的重要依據(jù)。
[0003]海戰(zhàn)場(chǎng)遙感圖像中待識(shí)別的目標(biāo)不僅包含艦船目標(biāo)(航母、巡洋艦、驅(qū)逐艦及護(hù)衛(wèi)艦),還可能包含其他具有視覺(jué)顯著特性的目標(biāo),如小島、礁石等,這些目標(biāo)具有不同的形狀特征。在海戰(zhàn)場(chǎng)的目標(biāo)信息中,艦船目標(biāo)是重點(diǎn)關(guān)注目標(biāo),它的檢測(cè)效率、精度直接影響指揮員的決策。為了更好地完成對(duì)艦船目標(biāo)的識(shí)別,需要對(duì)艦船目標(biāo)的特征進(jìn)行分析,將艦船目標(biāo)從待識(shí)別目標(biāo)群中識(shí)別出來(lái)。
[0004]艦船作為軍事行動(dòng)中主要識(shí)別的海上目標(biāo),不同于其他目標(biāo),它們的艦艏、艦身、艦艉具有明顯的形狀特征,在進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別時(shí)可以將艦船目標(biāo)的艦艏、艦身和艦艉形狀抽象為三角形、矩形和梯形等簡(jiǎn)單的幾何圖形(表1)。但是通過(guò)圖像分割獲取的待識(shí)別目標(biāo)輪廓往往不是平滑、規(guī)則的,且待識(shí)別目標(biāo)區(qū)域可能存在孔洞,這些因素不利于這些目標(biāo)的特征提取,最終會(huì)影響目標(biāo)的識(shí)別精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的: 找出一種簡(jiǎn)化圖像輪廓的方法,有效地解決因圖像分割邊緣不平滑、不規(guī)則引起的目標(biāo)特征形狀提取困難的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明提出采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法,該方法用直線取代目標(biāo)輪廓中的不平滑、不規(guī)則的曲線,并將這些線段連接成與原輪廓充分近似的封閉區(qū)域。簡(jiǎn)化后的輪廓幾何形狀特征明顯,易于進(jìn)行目標(biāo)形狀特征匹配,為目標(biāo)的識(shí)別提供依據(jù);其具體步驟如下:
[0007](I)對(duì)二值圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)濾波處理,平滑圖像邊緣、填補(bǔ)圖像孔洞;
[0008](2)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域的矩特征,獲取目標(biāo)的質(zhì)心坐標(biāo)及主軸方程,通過(guò)計(jì)算輪廓點(diǎn)與目標(biāo)主軸的距離關(guān)系,使用最小距離法得到輪廓簡(jiǎn)化的基準(zhǔn)點(diǎn);
[0009](3)采用鄰域法霍夫變換求取輪廓簡(jiǎn)化線段,在參數(shù)空間中引入鄰域的概念,驗(yàn)證通過(guò)所定義鄰域內(nèi)的曲線條數(shù),從而確定圖像空間中可以近似為一條直線上點(diǎn)的坐標(biāo),根據(jù)最大距離法求取線段的起點(diǎn)與終點(diǎn),并將求取的點(diǎn)依次連接起來(lái)形成一個(gè)由線段構(gòu)成的閉合曲線,達(dá)到簡(jiǎn)化圖像輪廓的目的。
[0010]本發(fā)明特點(diǎn):在霍夫變換的參數(shù)空間引入鄰域概念。所述的鄰域概念以圖像空間中直線Lj映射到參數(shù)空間中的點(diǎn)(θρ Pj)為中心,定義一個(gè)鄰域U1 ( θ j, Δ Θ )^u2 ( P j, Δ P ),將通過(guò)這個(gè)鄰域的所有曲線所對(duì)應(yīng)的圖像空間上的目標(biāo)輪廓上的點(diǎn)都看做是直線h上的點(diǎn)。通過(guò)點(diǎn)集的分布確定直線h的起點(diǎn)與終點(diǎn),并將其連接成近似目標(biāo)輪廓的線段,經(jīng)過(guò)循環(huán)運(yùn)算最終得到圖像的簡(jiǎn)化輪廓。[0011]所述的圖像形態(tài)學(xué)濾波為:
[0012]設(shè)二值圖像為B (U,V),定義形態(tài)學(xué)濾波器的濾波窗口的大小為(2pm+l) X (2pm+l),令:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法,其特征在于;具體步驟如下: (1)對(duì)二值圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)濾波處理平滑圖像邊緣、填補(bǔ)圖像孔洞; (2)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域的矩特征,獲取目標(biāo)的質(zhì)心坐標(biāo)及主軸方程,通過(guò)計(jì)算輪廓點(diǎn)與目標(biāo)主軸的距離關(guān)系,使用最小距離法得到輪廓簡(jiǎn)化的基準(zhǔn)點(diǎn); (3)采用鄰域法霍夫變換求取輪廓簡(jiǎn)化線段,在參數(shù)空間中引入鄰域的概念,驗(yàn)證通過(guò)所定義鄰域內(nèi)的曲線條數(shù),從而確定圖像空間中可以近似為一條直線上點(diǎn)的坐標(biāo),根據(jù)最大距離法求取線段的起點(diǎn)與終點(diǎn),并將求取的點(diǎn)依次連接起來(lái)形成一個(gè)由線段構(gòu)成的閉合曲線,達(dá)到簡(jiǎn)化圖像輪廓的目的。
2.根椐權(quán)利要求1所述的采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法,其特征在于;所述的鄰域概念以圖像空間中直線Lj映射到參數(shù)空間中的點(diǎn)(Θ y P j)為中心,定義一個(gè)鄰域仏(0」,Λ Θ ) ^U2 ( P j, Δ P),將通過(guò)這個(gè)鄰域的所有曲線所對(duì)應(yīng)的圖像空間上的目標(biāo)輪廓上的點(diǎn)都看做是直線Lj上的點(diǎn);通過(guò)點(diǎn)集的分布確定直線Lj的起點(diǎn)與終點(diǎn),并將其連接成近似目標(biāo)輪廓的線段,經(jīng)過(guò)循環(huán)運(yùn)算最終得到圖像的簡(jiǎn)化輪廓。
3.根椐權(quán)利要求1所述的采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法,其特征在于;所述的圖像形態(tài)學(xué)濾波為: 設(shè)二值圖像為B (U,V),定義形態(tài)學(xué)濾波器的濾波窗口的大小為(2Ρηι+1) X (2pm+l),令:
4.根椐權(quán)利要求1所述的采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法,其特征在于;所述的求解輪廓簡(jiǎn)化基準(zhǔn)點(diǎn)為:步驟一:計(jì)算目標(biāo)質(zhì)心 假設(shè)圖像上目標(biāo)具有均質(zhì)特性,其灰度分布函數(shù)f(x,y),則目標(biāo)的質(zhì)心(XO,YO)坐標(biāo)表示為:

5.根椐權(quán)利要求1所述的采用鄰域法霍夫變換的圖像輪廓簡(jiǎn)化方法,其特征在于;所述的目標(biāo)的輪廓簡(jiǎn)化為: 定義一個(gè)二維數(shù)組P存放輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)值,數(shù)組第一個(gè)單元為輪廓基準(zhǔn)點(diǎn)P1的坐標(biāo),第二個(gè)單元存放P2坐標(biāo),后續(xù)個(gè)單元內(nèi)容依次類推,直到Pn ;Pi到Pn的排列關(guān)系以P1為起點(diǎn),按輪廓點(diǎn)在圖像空間的順時(shí)針順序; 定義一個(gè)二維數(shù)組ThetaR( θ n_1; P ^1)存放C1與Cj交點(diǎn)的Θ」、p」值K1Xj為圖像空間中點(diǎn)映射到參數(shù)空間中所表示的曲線;Θ j、P j為C1與Cj在參數(shù)空中交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo);定義一個(gè)一維數(shù)組Α(θη?,ρη?)作為累加器,對(duì)參數(shù)空間中同一交點(diǎn)相交次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),初始化A ( Θ , P η_)每個(gè)單元為零; 定義一個(gè)一維數(shù)組
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103679721SQ201310665161
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】安彧, 李琳, 陳雁飛, 葛順 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0九研究所
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