工业物体直线边缘定位方法的研究

《工业物体直线边缘定位方法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、1996年命3期测绘通报9彳一'工业物体直线边缘定位方法的研究•【摘要】I•业柯休的囱榊度虽刊T仅熨求对边嫌进仃检赳.而£1要求高槁度宦位2.伍文理出r・冲nw线经过的像朮貳：攵与通过任纯％理计算出冬的惊元很度之逐的f方和艮小的敏学棋仪来左位尢线的m.诙方应町议推广到•般的解析曲经.用石，.丈盘中用「俎试验证明该方•法能对贞线很峥地定伉.*律抗呢泊优却・一.问鏗的提出利用高斯•垃普拉斯边缘检測器检测直线边缘可以描述为：廿于图像曲面［=_/lz・>•).定乞它的a方向的方向导数在2・V)点的值为：S

2、“f、・・1"工+/isvnaeV+hcosa)—v)f」z.y)qJim二GOVaVW。)・理想直线通过四卜惊索交点1图1)・四卜像京为正方形•边氏为单位边长•直线左方单位面枳灰度为夂.直钱右方单位面积窝度为&・那么四个矗素的灰度分别为：1八1、幻1=£乙gx=7^gL«1一汞)gX3=(1一寿〉g+召gR砒=乩sin-

3、4-2^jfu•})sinacosa+/eos~a目前・求悌度莖分有两种形式：(；A/t=

4、Grad/仃.7)

5、A*=/>—/仃+1・/)U(/.j)—/u1/4-1»GA/?y

6、Grad/“・})

7、«=vGFTSa-=yx・；»-/仃+i・/+1)丄严/o-r1.八—/C/・;-r1)(11其中:<2)其屮：梯度方向伦0丢示为；f-q%/知曾)(P16)y［勺I即世巴净"皿M卜惊*用二种擁度方法计厲梯度角为：l7u>K^i>■该内不見h诂在武仪制绘科技火学左成的博上论丈中鉛分内

8、容.指导教师是李徳匸敦授<我们来分析若一理想际跃直线边缘.用上述梯度方向审计貝直线方向与实际直线方向之间的夹角的关系U设一理想阶跃边缘直线，方向角为a由此计算岀来的直线的斜率为:Kfl=tg<—8、==2K—1id)式（86＞卮假设住线通过四卜相邻像索交点推导出来的.如果直线不通过交点而平行或倾斜一卜角时.表达式（2八（86＞是不一样的.但我们从式f8a»,（86）可以看出：用梯度算子计算出来的直线倾角与真正的直线倾用不一致.只有当直线倾角为于的倍数时.它们才「致.同时根据式＜3＞可

9、知・用梯度方向的二阶方向导数来定位直线仍存在误差.也就是说，高斯•拉普拉斯零交叉定位直线具有不准确性.许志祥血、郭雷二:分别从分析灰度的贝努里槪率和灰度图像的边界的平均曲率.侧向曲率的角度得出了类似的结论，上述讨论是在理想情况下得出来的.在采样与屋化过程中•不可避免地存在各种嗓声影响•使得梯度角"存在随机谋差，这说明高斯拉普拉斯零交叉定位直线还存在随机谋差。因此其定位直线的精度是不高的，二、高楮度边塚检测的数学模型1・数学模型设某直线通过窗口•将窗口分成左、右两卜区域匚和尺・区域/.和区域R的单位

10、面积灰度为时"（图2a）,又令直线将某一像素元分成二卜区域1・I•面祀为血、不.对应的单位面积灰度为軌・（图2b—为了讨论简单起见•认为像元为单位正方形•则毎条边界上像元的灰度是两卜区域的-混合”（Mixture}.其边界元的灰度为：其中*=i血果已知边卑元灰度g・・则应线可以伙測・反之.如果已知克线•则边界元左右面积Al.Rh也可以斌测.如果兀们巳知Q、"和直线的方程•就可以计算R・•现在的问钢是典们已知刃、"和通过这三个已知值.精确地佔计直线所在的位置，这种给定区“"的统计描述和边界元来计算表

11、示迪界言线的最佳参数是一U子像素边界的估计问题.可以通过最小二乘求解，为此，不妨设直线方程为'p=jrcg&+ysitiG（10〉其中：Q为坐标原点到直线的距离，8为工轴逆时针旋转到P线方向的角度，这样.左右面积血和去是直线参数八0以及像元位置（二，y.）的函数.即=R〔"zP、0）（11）A.l=兀」八jP,。〉（12）设直线通过N卜像元.即存在2个边缘元hedges每卜边缘元计算的灰度为G&4則€=—G（H,°",。））?＜-]=min（13）式（13）就是以灰度为现测值•以灰度残差平方和最小

12、为准则来拟合直线的数学模型.以上是假设边缘直线不占有像索宽度、无噪声的理想阶跃边缘•在采样及量化过程中•不可避免地存在各种噪净影响・边缘实际上足模糊边缘.为此舅们想到.与像索同一位置的氏实景物点周国对该点惊索的光强贡献呈正态分布，越接近该点.S献越大.因此计时.对航、处引入权.权除数为＜p=寺（14）式中•d为边缘克线法方向某像元到W线的距离.结合以上分桁，检测克线边缘的数学模別为:£=诃n丫5一G.a八1^1•■J=min其中G,=PlAlgi+PrAr&尺P"p«为对应区域al