一种快速识别数字图像中直线段的检测方法

摘要

本发明涉及对一种对图像内特定图形的定标方法，特别涉及一种快速识别数字图像中直线段的检测方法，包括以下步骤：a、输入具有单位像素宽的二值图像；b、设定待检测直线段的长度参数、变化参数、像素参数和范围参数；c、获得粗糙直线段；d、细分已检测到的直线段；e、链接临近的与当前直线段方向值之差小于差异阀值的直线段：方向值是对前景像素的临域相对于其中心位置的方向量化定义；差异阀值指方向值之差的阀值，用于判断两条直线段方向是否相同的量化标准；f、返回所找到的直线段。本发明的检测速度是优于目前已知的具有较好检测精度的TODIS；检测精度高于KHT和EDLines，并且本发明的精度不低于TOIDS。

主权项

一种快速识别数字图像中直线段的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）输入具有单位像素宽的二值图像，所述的二值图像由前景像素和背景像素两种像素组成，前景像素指包含图形信息的像素点，背景像素指不包含图形信息的像素点：由边缘检测提供二值图像，再使用骨骼化方法得到具有单位像素宽的二值图像；（b）设定待检测直线段的长度参数、变化参数、像素参数和范围参数：长度参数指最终检测结果中可接受直线段的最小长度；变化参数指对直线段曲率变化程度的容忍度，容忍度越大，则所检测到的直线段越接近曲线段，即直线段由几段方向具有明显差异的子线段组成；像素参数指直线段局部曲率发生明显变化时，对未扫描区域进行试探性链接的像素数目；范围参数指线段融合范围参数；（c）获得粗糙直线段；（d）细分已检测到的直线段；（e）链接临近的与当前直线段的方向值之差小于差异阀值的直线段：所述的方向值是对前景像素的临域相对于其中心位置的方向量化定义；所述的差异阀值指方向值之差的阀值，用于判断两条直线段方向是否相同的量化标准；（f）返回所找到的直线段；所述的步骤（c）的具体步骤为（c1）定义方向值、方向值之差和差异阀值；（c2）按一定顺序对步骤（a）中输入的二值图像进行扫描，根据当前的图像扫描顺序确定特定方向值，所述的特定方向值指与代表扫描方向的方向值的差不超过差异阀值的所有指向未扫描区域的方向值；（c3）当发现前景像素时，暂停扫描，以前景像素为中心，只检测步骤（c2）中所述的特定方向值所指向的临域，如果发现前景像素，则继续检测步骤（c2）中所述的特定方向值指向的临域，重复这一过程，直至临域内未发现前景像素或抵达图像边界为止；（c4）试探性链接：确定起始方向值，所述的起始方向值是除去步骤（c2）中所述的特定方向值后，与扫描方向临近但指向未扫描区域的方向，所述的临近是指在图像空间中2个像素之间没有间隔其它像素；以步骤（c3）中发现的最后一个前景像素为起点，检查起始方向值所指向的临域是否具有前景像素；若发现新前景像素，则设置旧前景像素为背景像素，记录其方向值并试探性链接新前景像素；重复该过程直至所链接的前景像素总数等于像素参数，或在总数未达到像素参数前未发现新前景像素；（c5）在试探性链接过程中，建立一个临时数据结构和一个用于永久保存的永久数据结构，所述的永久数据结构包括临时区域和永久区域，记录每个方向值的像素数并动态获取在当前时刻的最大方向值，所述的方向值的像素数指取该方向值的前景像素个数，所述的最大方向值指具有最多前景像素个数的方向值：所有在试探性链接过程中产生的每个方向值的像素数被记录在一个初始化后的临时数据结构中；在每次试探性连接中，若已链接的前景像素的个数未达到像素参数且当前像素周围没有发现新前景像素，则检查在试探性链接过程中所链接的前景像素的个数是否超过长度参数，若超过，则记录已链接的所有像素，并将它们标识为一条直线段，若未超过，则丢弃这些像素；若已链接的前景像素的个数达到像素参数且当前像素周围仍存在新前景像素，则将当前像素的方向值和上一次试探性链接的方向值记录在永久数据结构的临时区域中，并开始根据待链接前景像素的方向值与最大方向值的差，判断是否继续链接；（c6）如果最大方向值和待链接前景像素的方向值之差小于差异阀值，则链接该像素并在永久数据结构的临时区域中记录其方向值，否则在当前像素位置再次启动试探性链接；（c7）在试探性链接结束时，计算临时数据结构中的最大方向值和永久数据结构临时区域中的最大方向值之差：如果差值小于差异阀值，则将临时数据结构中由试探性链接保存的前景像素和对应的方向值保存在永久数据结构的临时区域中，重复步骤(c6)，直至未发现新前景像素、抵达图像边界为止；然后再根据长度参数判断是否将永久数据结构临时区域中的前景像素保存至永久区域并重新初始化临时数据结构；如果差值大于差异阀值，则中止链接，根据长度参数判断是否将永久数据结构临时区域中的前景像素保存至永久区域并重新初始化临时数据结构；所述的步骤（d）的具体步骤为（d1）检测存储于永久数据结构永久区域中的每条直线段所对应的方向值信息，当直线段的最大方向值和次大方向值之比超过变化参数时，则该直线段为曲线段并进行分割；（d2）对于步骤（d1）中发现的曲线段，从其任意端点开始，逐一检查每个像素的方向值并在初始化后的临时数据结构中记录方向值，如果该方向值与临时数据结构中已记录的任意方向值之差大于差异阀值，则标记这个像素为潜在分割点并初始化临时数据结构；重复上述步骤，直至曲线段上的所有点都被检测过；（d3）计算每两个潜在分割点之间的距离，如果距离不小于长度参数，则将该曲线段在这两个潜在分割点进行分割；所述的步骤（e）的具体步骤为取以当前直线段的中点或者在中点附近不超过50％长度参数的区域内的一点为中心，满足长度参数的子线段，以其方向值为样本，分别从当前直线段两个端点出发，按样本为走向进行搜索，如果发现与当前直线段的方向值之差小于差异阀值的直线段，则将这两条直线段进行融合；反复多次，直到不再存在可融合的直线段为止。