直线检测、图像处理的方法及相关装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种直线检测、图像处理的方法及相关装置，直线检测的方法包括：将直线参数空间的横轴和纵轴分别以预定的第一间距和第二间距为间隔进行等间距划分以将所述直线参数空间划分为多个参数区域；利用各采样像素点的坐标进行对直线参数空间的多个参数区域的投票，得到各个参数区域的投票数；提取投票数大于投票阈值的各个参数区域的直线参数和投票数，将直线参数空间中距离在预定的距离阈值范围内的直线参数分为一组；对每一组的所述直线参数和所述投票数进行加权平均处理，得到被检测出直线的直线参数。本发明另外还公开了一种机器人及数控机床。通过上述方式，本发明能够提高图像中直线检测精度，增大Hough变换的作用范围。
【专利说明】直线检测、图像处理的方法及相关装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种直线检测、图像处理的方法及相关装 置。
【背景技术】
[0002] 现实生活中，物体的平面轮廓一般都可以用直线或者弧线的组合来表示，Hough变 换是从图像中识别出几何形状的基本方法之一。Hough变换的基本思想是利用点与线的对 偶性，将原始空间给定的曲线通过曲线表达方式变换为参数空间的一个点，然后通过前景 像素点在参数空间自变量取值范围内进行投票，并对投票值设定一个阈值，如果在某个区 域内的投票数高于该阈值，则该区域对应存在一条直线，对应地，在该区域找出投票峰值， 进而确定曲线表达式中的参数，也即确定了原始空间里的曲线方程。如图1所示，要确定黑 白图像中的一条直线P =xcos0+ysin0, P表示图像原点到直线的距离，0表示该直 线与水平轴的夹角。我们知道，在原始空间领域，如果参数9和P被确定，那么给定自变 量x的范围以后，直线就被确定了，对应到参数空间，如图2所示，如果确定一个点（ Xi，yi) 和参数0的取值范围后，每给定一个0就确定一个P，即参数空间里的一条正弦曲线P iXiCosQ+yiSinQ对应了原始空间里过点（x^y)的一族直线，如果给定两个点（Xi，yi) 和（X」，y」），那么两条正弦曲线p = xfos 0+丫4；[11 0和p = XjC0s 0+y」sin 0的交点 (9 '，P '）就是过这两个点的直线参数。而Hough变换就是将参数空间划分为多个累加区 域，根据边缘检测后得到的图像多个前景像素点进行参数空间的投票，如图3所示，当0从 最小值9 min依次取到最大值时，对每个区域中的对应的P进行累加。如果原始空间 中直线上的每个点都对在对应的参数空间产生进行了投票，那么参数空间里的多个区域中 必然有一个累加票数最多的峰值，这个峰值对应的参数就是要找的直线所对应的参数。
[0003] 但是，在边缘图像中，有的直线较短，那么其前景像素点相对较少，对应的投票数 也较少，为了将短直线筛选出来可能需要降低筛选阈值，但是降低筛选阈值也会导致长直 线附近的较多的其它直线被筛选出来，如图5所示，与投票峰值相差不远的投票权数明显 增多，如果把这些投票数都作为直线参数来考虑，对应的原始空间必然有更多的直线被提 取出来，而达不到准确找到理想直线的效果。
[0004] 因此现有技术中的Hough变换方法存在着直线检测精度和覆盖范围上的矛盾：投 票筛选阈值大，则短直线不会被检测出来，投票筛选阈值小，则长直线的检测精度又比较 低。
【发明内容】
[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种直线检测、图像处理的方法及相关装置， 能够提高直线检测参数的计算精度，增大Hough变换的作用范围。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种直线检测的方法， 包括：将直线参数空间的横轴和纵轴分别以预定的第一间距和第二间距为间隔进行等间距 划分以将所述直线参数空间划分为多个参数区域；
[0007] 利用各采样像素点的坐标进行对所述直线参数空间的多个参数区域的投票，得到 各个参数区域的投票数；提取投票数大于投票阈值的各个参数区域的直线参数和投票数， 将直线参数空间中距离在预定的距离阈值范围内的直线参数分为一组；对每一组的所述直 线参数和所述投票数分别进行加权平均处理，得到被检测出的直线的直线参数。
[0008] 其中，所述第一间距和所述第二间距均为小于1的小数；在所述将直线参数空间 的横轴和纵轴分别以预定的第一间距和第二间距为间隔进行等间距划分以将所述直线参 数空间划分为多个参数区域之前，
[0009] 所述方法还包括：将图像中的各采样点的坐标转换为亚像素级坐标；
[0010] 所述利用各采样像素点的坐标进行对直线参数空间的多个参数区域的投票包 括：
[0011] 利用各采样像素点的亚像素级坐标进行对直线参数空间的多个参数区域的投票。
[0012] 其中，所述图像中的直线用参数方程P = xcos 0+ysin 0来表示，其中，x表示所 述图像中直线的水平坐标，y表示所述图像中直线的数值坐标，参数P为所述图像中所述 直线到原点的距离，参数0为所述直线与横轴的夹角。
[0013] 其中，所述对每一组所述直线参数和投票数分别进行投票数分别加权平均处理， 得到被检测出的直线参数e和p包括：根据第一组中各直线参数对应的投票数1?计算出 直线参数9 1和应的投票权值Pi，再根据所述投票权值Pi计算出第一组的直线参数 9和P ;其中，第一组为任意一个直线参数分组,1?为第一组中直线参数01和Pi对应的 投票数，i = 1，. . .，n(n>l)。
[0014] 其中，所述投票权值Pi的计算公式为其中，，所述为第一 '''max '''min 组中所述直线参数对应的最小投票数，为第一组中所述直线参数对应的最大投票数。
[0015] 其中，所述根据投票权值Pi计算出第一组的直线参数0和P的公式为：
[0016]
【权利要求】
1. 一种直线检测的方法，其特征在于，包括： 将直线参数空间的横轴和纵轴分别以预定的第一间距和第二间距为间隔进行等间距 划分以将所述直线参数空间划分为多个参数区域； 利用各采样像素点的坐标进行对所述直线参数空间的多个参数区域的投票，得到各个 参数区域的投票数； 提取投票数大于投票阈值的各个参数区域的直线参数和投票数，将直线参数空间中距 离在预定的距离阈值范围内的直线参数分为一组； 对每一组的所述直线参数和所述投票数分别进行加权平均处理，得到被检测出的直线 的直线参数。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一间距和所述第二间距均为小于1 的小数； 在所述将直线参数空间的横轴和纵轴分别以预定的第一间距和第二间距为间隔进行 等间距划分以将所述直线参数空间划分为多个参数区域之前，所述方法还包括： 将图像中的各采样点的坐标转换为亚像素级坐标； 所述利用各采样像素点的坐标进行对直线参数空间的多个参数区域的投票包括： 利用各采样像素点的亚像素级坐标进行对直线参数空间的多个参数区域的投票。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述图像中的直线用参数方程P = xcos 0 +ysin 0来表示，其中，X表示所述图像中直线的横轴坐标，y表示所述图像中直线的 纵轴坐标，参数P为所述图像中所述直线到原点的距离，参数0为所述直线与横轴的夹 角； 所述对每一组所述直线参数和投票数分别进行投票数分别加权平均处理，得到被检 测出的直线参数包括：根据第一组中各直线参数对应的投票数Hli计算出直线参数0 i和 应的投票权值Pi,再根据所述投票权值Pi计算出第一组的直线参数e和p ;其中， 第一组为任意一个直线参数分组，Hli为第一组中直线参数0 i和P i对应的投票数，i = 1，…，n (n > 1) 〇
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述投票权值Pi的计算公式为：
其中，所述mmin为第一组中所述直线参数对应的最小投票数，为第一 组中所述直线参数对应的最大投票数。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据投票权值Pi计算出第一组的直 线参数9和p的公式为：
e i为第一组中第i条直线与所述横轴的夹角，P i为原点到第一组中第i条直线的距 离。
6. -种图像处理的方法，其特征在于，包括： 获取待处理的图像； 对所述图像进行边缘检测，得到多个采样像素点； 将直线参数空间的横轴和纵轴分别以预定的第一间距和第二间距为间隔进行等间距 划分以将所述直线参数空间划分为多个参数区域； 利用所述各采样像素点的坐标进行对所述直线参数空间的多个参数区域的投票，得到 各个参数区域的投票数； 提取投票数大于投票阈值的各个参数区域的直线参数和投票数，将直线参数空间中距 离在预定的距离阈值范围内的直线参数分为一组； 对每一组的所述直线参数和所述投票数分别进行加权平均处理，得到被检测出的直线 的直线参数； 输出或保存所述被检测出的直线的直线参数。
7. -种直线检测的装置，其特征在于，包括：区域划分模块、投票模块、提取模块以及 处理模块， 所述区域划分模块用于将直线参数空间的横轴和纵轴分别以预定的第一间距和第二 间距为间隔进行等间距划分以将所述直线参数空间划分为多个参数区域； 所述投票模块用于利用各采样像素点的坐标进行对所述直线参数空间的多个参数区 域的投票，得到各个参数区域的投票数； 所述提取模块用于提取投票数大于投票阈值的各个参数区域的直线参数和投票数，还 用于将直线参数空间中距离在预定的距离阈值范围内的直线参数分为一组； 所述处理模块用于对每一组所述直线参数和所述投票数分别进行加权平均处理，得到 被检测出的直线的直线参数。
8. 根据权利要求7所述的直线检测装置，其特征在于， 所述第一间距和所述第二间距均为小于1的小数； 所述直线检测装置还包括转换模块，所述转换模块用于将图像中的各采样点的坐标转 换为亚像素级坐标； 所述投票模块具体用于利用各采样像素点的亚像素级坐标进行对直线参数空间的多 个参数区域的投票。
9. 一种图像处理装置，其特征在于，包括：图像获取模块、边缘检测模块、区域划分模 块、投票模块、提取模块、处理模块以及输出模块， 所述图像获取模块用于获取待处理的图像； 所述边缘检测模块用于对所述图形进行边缘检测，得到多个采样像素点； 所述区域划分模块用于将直线参数空间的横轴和纵轴分别以预定的第一间距和第二 间距为间隔进行等间距划分以将所述直线参数空间划分为多个参数区域； 所述投票模块用于利用各采样像素点的坐标进行对所述直线参数空间的多个参数区 域的投票，得到各个参数区域的投票数； 所述提取模块用于提取投票数大于投票阈值的各个参数区域的直线参数和投票数，还 用于将直线参数空间中距离在预定的距离阈值范围内的直线参数分为一组； 所述处理模块用于对每一组所述直线参数和所述投票数分别进行加权平均处理，得到 被检测出的直线的直线参数； 所述输出模块用于输出或保存所述被检测出的直线的直线参数。
10. -种机器人，其特征在于，包括：机器人本体，安装在机器人本体内部的控制装置， 安装在机器人本体上的图像采集装置，其中，所述控制装置包括如权利要求9所述的图像 处理装置，所述图像处理装置用于对所述图像采集装置采集到的图像进行处理，所述控制 装置用于根据所述图像处理装置的处理结果向所述机器人下达控制指令。
11. 一种数控机床，其特征在于，包括：机床主体、安装在所述机床主体上的图像采集 装置、数控系统、伺服驱动装置、连接所述伺服驱动装置的电机、与所述电机连接的加工装 置，所述数控装置与所述伺服驱动装置及图像采集装置电连接，所述数控装置包括如权利 要求9所述的图像处理装置，所述图像处理装置用于对所述图像采集装置采集到的图像进 行处理，所述数控装置用于根据所述图像处理装置的处理结果向所述伺服驱动装置下达控 制指令。
【文档编号】G06T7/00GK104331876SQ201410528699
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】王丽 申请人:北京配天技术有限公司