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1、软件天地中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化)2007年第23卷第11-1期文章编号:1008-0570(2007)11-1-0248-03基于Hough变换的快速矩形检测算法FastRectangleDetectbaseonHoughTransform(华中科技大学)李强兵刘文予LIQIANGBINGLIUWENYU摘要:本文提出了一种基于图象Hough变换的矩形检测算法。通过对图象Hough变换空间中峰值点进行提取和组合,检测出满足角度和长度条件的直线组合,以快速定位出图象中的矩形。实验结果表明:该算法快速、
2、准确,检测过程不需人工参与。关键词:矩形检测;Hough变换;峰值点;直线对中图分类号:TP391.4文献标识码:AAbstract:ThispaperproposesanewalgorithmforrectangledetectionbasedonHoughtransform.PeaksoftheHoughimage,whichcorrespondtolinesegments,areextracted,andarectangleisdetectedwhenfourextractedpeakssatisfycerta
3、ingeometricconditions.Experimentalresultsindicatethattheapproachcandetectrectanglesquicklyandprecisely.Keywords:houghtransform,rectangledetection,peaks,linepairs技引言1算法原理快速而准确地检测矩形在许多实际应用中具有重要的意1.1Hough变换原理术义。例如,在生物学中,冷电子显微方法(cryo-EM)的一个重要应Hough变换是利用图象全局特征将边缘像素连
4、接组成区域用便是自动检测矩形或圆形微粒。矩形检测也可以用于复杂背封闭边界的一种方法。在xy平面下的任何直线都可以用极坐标创景下二维条形码的定位检测,以及汽车图象中的车牌检测。方程描述:(1)现有的矩形检测技术大多数都是在边缘和直线检测的基让θ取遍轴上所有可能的值,并根据公式(1)计算出对应新础上进行的。文献中提出了一种基于图象中原始线段的矩形的ρ。再根据θ和ρ的值(设都已经取整)对累加数组C(ρk,θl)累加,检测方法。首先提取图象中的原始线段,然后将这些线段组由C(ρk,θl)的局部最大值可以检测到经过边缘像素点的
5、直线段。合成直线。通过比较这些直线的长度和方向来检测矩形。文献1.2哈夫变换矩形检测原理中提出了一种基于原始特征在航拍图象中提取矩形建筑物的考虑如图1所示的矩形,O是原点和方法。在他们的方法中,首先利用分割算法寻找图象中的边是矩形的四个顶点。缘元素和提取线段。然后利用每一个线段的起始点、终止点和方向来检测平行直线,接着将这些平行直线队组合成初始的矩形结构。最后,这些初始矩形被融合以形成矩形。文献中提出了矩形哈夫变换(RHT)来检测冷电子显微镜图象中的矩形颗粒。RHT使用一个二维累加数组来检测矩形的中心和方向,条件是矩
6、形的各个边参数已知。这种方法快速而且结果比较好,但是要求图象中的所有矩形参数一致且已知。文献中提出一种基于窗口化Hough变换的矩形检测方法。此方法使用一图1图象中的矩形个环形窗口在图象中扫描,对窗口中的每个像素做Hough变换,通过比较该窗口中图象在Hough空间的参数,检测出每个窗口内矩形的中心点。这种方法精确且能检测出未知大小和方向的矩形,但是大量像素点被重复计算,复杂度高,且需要人工参与确定环形窗口的参数。上述算法能有效检测已知特征参数的矩形,但都需要人工参与组合直线或者预先确定矩形各边参数,算法复杂度较高。
7、本文提出了一种更快速的矩形检测算法,具有如下特点:1)检测前无需知道被检测矩形各边的参数;2)无需组合间断的线图2Hough变换结果段;3)算法快速准确。该矩形在Hough参数空间的图象如图2所示,图中有4个李强兵:硕士研究生峰值点,分别是基金项目:国家自然科学基金资助项目(60273099);分别对应矩形的四条边。高等学校科技创新工程重大项目培育资金资助项目(705038)四个峰值点满足如下关系:-248-360元/年邮局订阅号:82-946《现场总线技术应用200例》您的论文得到两院院士关注软件天地1)它们是成对
8、的:第一对是H1和H2,在θ=α1处;第二对是不满足如下条件的将被判定为伪矩形。H3和H4,在θ=α0处。(6)2)两对峰值点间横坐标差是,即.C12,C23,C34,C41,分别代表P1P2,P2P3,P3P4,P4P1,直线段附近像素的个3)同一对中的两个峰值的累加值是相同的,因为矩形对边数,ξ1、ξ2则是由式(3)和(4)得到的矩形边长,
