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1、第6期(总第199期)机械工程与自动化No.62016年12月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONDec.文章编号:1672-6413(2016)06-0149-02改进的Hough变换在轴类零件测量中的应用祁晓玲(山西轻工职业技术学院,山西太原030013)摘要:采用一种自适应阈值范围的Hough变换来检测阶梯轴零件中的直线。对传统的Hough变换进行了改进,快速、高精度地实现了对阶梯轴类零件轮廓直线的提取。结果显示:运用改进的Hough变换可有效提取轴类零件的轮廓直
2、线,效果明显比传统Hough变换要好,为进一步的轴类零件尺寸测量奠定了基础。关键词:Hough变换;轴类零件;测量中图分类号:TP317.4文献标识码:A0引言其中:ρ为图像域中由坐标原点到该直线的垂距;θ为快速准确地提取图像中的直线一直是图像特征提垂线ρ与x轴正向的夹角,θ∈[0,2π]。取研究的热点。从图像中提取直线的方法主要有两这样,图像域中的像素点(x,y)就转变为参数域种:①利用图像空间中像素的灰度或梯度值直接提取中的一条曲线,该曲线由一系列(θ,ρ)离散点组成。检直线;②利用映射到参数
3、域空间中的信息来提取直测直线的原理是让θ遍历所有可能的值,根据公式(1)[1]线。自1962年Hough变换被提出以来,一直被广计算ρ的值,然后利用累加器对θ和ρ的值累加,这样泛应用于直线提取和边缘检测。Hough变换有一定就得到同一条直线上点的个数,由θ和ρ的取值范围的优点,如具有几何解析性、一定的抗干扰能力和易于累加统计检测直线。下面阐述θ和ρ取值范围的确定实现并行处理等;但是也有一些缺点,如计算量较大,方法。准确度不太高,对于一些噪声点有可能被误判为检测假定图1为待检测的直线,直线上一个点的
4、坐标线。该方法还有一些突出问题,如待检测直线的峰值为(x,y)。点阈值不能很好判断,提取直线的效果差,计算时间比较长等。目前,很多学者都对Hough变换的方法提出了改进,文献[2]提出了随机Hough变换;文献[3]提出了先聚类编组,后感知编组的方法,提高了检测直线[3]的精度与效率;文献[4]提出了自适应模糊Hough[4]变换。常见阶梯轴由于各部分轴径轴长不一致,如果运用传统的Hough变换检测直线,会造成阈值无法准确地提取,针对此,本文提出了一种更为有效的自适应阈图1待检测直线值范围的Hou
5、gh变换方法,从而提高轴类零件中直线从图1中可以看到,直线上的点对应于不同的参检测的精度与可靠性。数(θ,ρ)。参数θ的值由0°逐渐增大到180°,这样θ的取值范围就是0°~180°。由公式(1)可知:ρ=1传统的Hough变换Hough变换是用来描述边界区域形状的方法,是x2+y2sin(θ+φ),其中φ=sin-1(y),因此22将图像域变换到参数域,Hough变化将检测原始图像x+y中直线问题变换成查找参数空间中最大值的问题,所当且仅当x和y都达到最大且θ+φ=90°时,
6、ρ
7、=以Hough
8、变换常常用于图像边界被噪声干扰或边界
9、ρ
10、22,即22max=x+yρ的取值范围是-x+y~间断的情况。22。x+y1.1直线的检测1.2Hough检测算法Hough变换的基本思想是点线的对偶性,即Hough检测的具体方法是:Hough变换是把图像域中的检测直线转换到参数域(1)输入要检测的灰度图。中检测点,然后累加统计直至完成检测。其参数方程(2)计算出图像的大小,并由图像大小决定为:Hough变换累加器。ρ=xcosθ+ycosθ.(1)收稿日期:2016-08-29;修订日期:2016-10
11、-26作者简介:祁晓玲(1987-),女,山西临汾人,助教,硕士,研究方向:机械设计及理论。·150·机械工程与自动化2016年第6期(3)利用Hough变换,将结果转入Hough变换改进的Hough变换检测的具体方法是:累加器。(1)找到图像中的一个特征点记作A0,判断是否(4)选定阈值,将Hough变换累加器中的值与阈A0=1,即是否是特征像素点。若不是,重新搜索。值比较,小于阈值的点删除。(2)将找到的特征像素点位置记作A,记录并放(5)不断搜索Hough变换累加器中的峰值点,保入特征集合。
12、存这些点,这样记录的这些点相应的就是检测到的直(3)依次对A点的所有邻域进行判断。线。(4)重复搜索A0点邻域,看是否存在其他方向相(6)最后将保存到的点对应于图像域中的直线,连的特征像素点。画出该直线。经像素点聚类算法,相连的像素点结合到一起,同传统的Hough变换存在一些不足:①对参数空间时,孤立的像素点被删除,使得检测范围减小,检测目的离散化要求较高,一条直线上的部分点可能会判断标更明确,不会造成误检或漏检,减少了计算时间和计成另一条直线(很小夹角)上的点,使得很多点被多次算
