图像中基于双距离变换及特征分布的圆环中心线检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理中图形检测领域，特别是数字图像中圆环中心线检测方法。
【背景技术】
[0002] 手镯等圆形珠宝的圈口（直径）大小是其重要的尺寸指标之一，一般采用游标卡尺 进行其尺寸测量。随着计算机技术的发展，为了实现更高效率的测量，开始出现了基于图像 的自动测量技术，即将目标放置在摄像头下采集一幅图像即可实现其尺寸自动测量。该过 程中确定手镯的圆环中心线是关键环节。常见思路是先进行边缘检测，然后拟合其内经圆 与外径圆，最后根据内外径圆确定其圆环中心线。但是，由于反光等原因图像上手镯边界部 分比较容易模糊，导致已有基于边界的圆检测方法拟合内径圆和外径圆时容易产生误差， 并且，拟合获得的内经圆和外径圆通常圆心并不准确重合，最终基于内经圆和外径圆确定 的圆环中心线准确性较差。因此，需要研宄更为准确的圆环中心线检测方法。
【发明内容】
[0003] 本发明针对数字图像中圆环中心线的检测问题，在圆环边界比较模糊时，给出一 种能够准确检测圆环中心线的方法。为了实现本目的，本发明提出一种基于双距离变换及 特征分布的圆环中心线检测方法，主要包括以下步骤： 步骤Sl :采集图像并输入计算机并转化为灰度图像； 步骤S2 :基于OSTU分割算法对图像进行分割并进行二值化处理； 步骤S3 :在二值图像上将数值为0的背景点划分为内部点与外部点； 步骤S4 :在二值化图像上进行双距离变换计算各前景点处的DDT值； 步骤S5 :将DDT值为0或者1的点确定为圆环中心线支撑点； 步骤S6 :计算图像中各点处的特征圆半径与特征圆能量，获得特征圆半径分布图与特 征圆能量分布图； 步骤S7 :利用最大特征能量确定圆心及半径并获得圆环中心线对应的圆。
[0004] 本发明提供的基于双距离变换及特征分布的圆环中心线检测方法，首先利用图像 分割与双距离变换确定位于圆环中心线上的支撑像素，然后利用支撑像素点的特征分布直 接拟合圆环中心线对应的圆。与基于内外圆与外径圆拟合的方法相比较，本发明提供的方 法直接基于像素点而不是基于边缘点，能够有效地克服边界模糊造成的误差，同时避免了 处理内径圆与外径圆圆心不一致引起的误差，本发明提供的方法具有更直接、更准确的优 点，尤其适合于手镯等珠宝视觉测量应用中的圆环中心线定位环节。
【附图说明】
[0005] 图1为本发明数字图像中基于双距离变换及特征分布的圆环中心线检测方法流 程图。
【具体实施方式】
[0006] 如图1所示为本发明数字图像中基于双距离变换及特征分布的圆环中心线检测 方法流程图，包括：采集图像输入计算机并转化为灰度图像、基于OSTU分割算法对图像进 行分割并进行二值化处理、在二值图像上将背景点划分为内部点与外部点、在二值化图像 上进行双距离变换计算各前景点处的DDT值、将DDT值为0或者1的点确定为圆环中心线 支撑点、计算图像中各点的特征圆半径与特征圆能量，获得特征圆半径分布图与特征圆能 量分布图、利用最大特征能量确定圆心及半径并获得圆环中心线对应的圆。各步骤的具体 实施细节如下： 步骤Sl :采集图像输入计算机并转化为灰度图像； 步骤S2 :基于OSTU分割算法对图像进行分割并进行二值化处理，具体方式为，在灰度 图像上使用OSTU分割算法将图像中的像素点分割为前景点和背景点两类，圆环部分作为 前景点数值置为1，其余部分作为背景点数值置为〇 ; 步骤S3 :在二值图像上将数值为0的背景点划分为内部点与外部点，具体方式为，对 背景点进行连通域分析并将所有背景点连接成两块区域，其中一块区域位于前景点中间， 该区域内的背景点称为内部点，另一块区域内的背景点称为外部点； 步骤S4:在二值化图像上进行双距离变换计算各前景点处的DDT值，具体方 式为，对于任一前景点0，分别找到与点0距离最近的内部点0^与外部点将 ) -泛1-_ - ell定义为前景点0的DDT值； 步骤S5 :将DDT值为0或者1的点确定为圆环中心线支撑点，记为=. 1; ， 步骤S6 :计算图像中各点的特征圆半径与特征圆能量，获得特征圆半径分布图与特 征圆能量分布图，具体方式为，对于图像中任一点ICu)，分别计算点JT与步骤S5获得
【主权项】
1.数字图像中基于双距离变换及特征分布的圆环中心线检测方法，其特征在于，包括 步骤： 步骤Sl :采集图像输入计算机并转化为灰度图像； 步骤S2 :基于OSTU分割算法对图像进行分割并进行二值化处理，具体方式为，在灰度 图像上使用OSTU分割算法将图像中的像素点分割为前景点和背景点两类，圆环部分作为 前景点数值置为1，其余部分作为背景点数值置为0 ; 步骤S3 :在二值图像上将数值为0的背景点划分为内部点与外部点，具体方式为，对背 景点进行连通域分析并将所有背景点连接成两块区域，其中一块区域位于前景点中间，该 区域内的背景点称为内部点，另一块区域内的背景点称为外部点； 步骤S4:在二值化图像上进行双距离变换计算各前景点处的DDT值，具体方 式为，对于任一前景点0，分别找到与点0距离最近的内部点0#与外部点将 讲仍二齡―0'|卜_ -0*1定义为前景点0的DDT值； 步骤S5 :将DDT值为0或者1的点确定为圆环中心线支撑点，记为#(! = ， 步骤S6 :计算图像中各点的特征圆半径与特征圆能量，获得特征圆半径分布图与特 征圆能量分布图，具体方式为，对于图像中任一点，分别计算点I与步骤S5获得 的各支撑点之间的距离式=I卜Γ -f ||(1_ = 1，2;...,災），将式四舍五入为整数并统计其出 现的次数，将出现频率最高的距离定义为点I处的特征圆半径，记为χ?υ?,相应的出 现次数定义为点；T处的特征圆能量，记为;计算图像中各点处的特征圆半径与特 征圆能量，可获得图像的特征圆半径分布图与特征圆能量分布图； 步骤S7 :利用最大特征能量确定圆心及半径并获得圆环中心线对应的圆，具体方式 为：记图像特征能量分布图上数值最大的位置为，在特征半径分布图像找到 Pmai 处的特征圆半径Jimas，则可确定一个中心为Pml半径为的圆，最终将该 圆作为结果输出。
【专利摘要】本发明涉及一种数字图像中基于双距离变换及特征分布的圆环中心线检测方法，包括：采集图像输入计算机并转化为灰度图像、基于OSTU分割算法对图像进行分割并进行二值化处理、在二值图像上将背景点划分为内部点与外部点、在二值图像上进行双距离变换计算各前景点处的DDT值、将DDT值为0或者1的点确定为圆环中心线支撑点、计算图像中各点的特征圆半径与特征圆能量，获得特征圆半径分布图与特征圆能量分布图、利用最大特征能量确定圆心及半径并获得圆环中心线对应的圆。本发明提供的方法在圆环边界比较模糊时能够提供准确的圆环中心线位置。
【IPC分类】G06T7-60
【公开号】CN104732563
【申请号】CN201510148691
【发明人】刘红敏, 李璐, 孙君顶, 雒芬, 王静, 姜国权, 霍占强, 邓超, 贾利琴, 王志衡
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月1日