一种用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法，即由分散或连 续像素组成的集合，进行可视化标识的一种计算方法。
【背景技术】
[0002] 数字图像处理中，识别图像中具有特定属性的对象具有很高的学术和应用价 值，例如人脸识别，光学字符识别等。数字直线段及衍生的，具有直线几何特征的图形识 别属于图像识别领域中的重要分支，其应用包括卫星图片中的道路识别（S.Aliana，V. A. Tolpekina, ff. Bijkera, L. Kumarb, "Identifying curvature of overpass mountain roads in Iran from high spatial resolution remote sensing data"，Int. J. of Appl. Earth Observation and Geoinformation, vol. 26, pp. 21 - 25, 2014.)，焊接中的焊缝识别 (L. Jia, N. Sun, "A line segment detection algorithm based on statistical analyses of quantified directions in digital image"，Comput. Mode11ing&New Technologies ，vol. 18, no. 6, pp. 79-88, 2014.)等。对于数字直线段及衍生对象的自动识别计算方法在 国内外学术界不断推陈出新，虽然识别精度和效率逐步上升，但一直采用较粗糙的方法标 识结果，如【附图说明】中图1所示。图1展示了三种常见标识方法，从左至右依次为端点标识 法（P. Bhowmick and B. B. Bhattacharya, "Fast polygonal approximation of digital curves using relaxed straightness properties"，IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intel 1.，vol. 29, no. 9, pp. 1590-1602, S印t. 2007.)，彩色线段标识法（L. Jia, N. Sun, "A line segment detection algorithm based on statistical analyses of quantified directions in digital image"，Comput. Model1ing&New Technologies, vol. 18,no.6, pp. 79-88, 2014.)和斜率覆盖标识法（L.Buzer, "A simple algorithm for digital line recognition in the general case"，Pattern Recognition, vol. 40, no. 6, pp:1675-1684 ，Jun. 2007.)。这三种标识法的共同缺点是使用单色完全覆盖标识对象，过多修改了图像原 始数据，导致背景信息丢失，无法清楚标识叠加区域，对人眼观察被识别对象造成了障碍， 特别是当识别对象只包含覆盖区域的部分像素时，这种对象包含部分像素的情况是现实图 像中的常见情况。学术界常以类似图1中（a)和（c)的相应原始图像开展测试，在这种理 想状态下，单色覆盖引起的问题不显著，但涉及到实际应用时，往往需要根据实际图像测试 结果反复开展实验，类似图1所示的三种标识法在实际实验中会导致标识区域背景信息的 完全丢失且难以区分叠加区域，使得测试结果难以用人眼进行评估。因此，针对图形识别， 特别是数字直线段及衍生对象的识别，缺乏一种既实施简单，又能相对完好保存图像背景 的标识计算方法。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是：为了克服现有数字直线段及衍生对象的自动识别后 的标识法使用单色完全覆盖标识对象，过多修改了图像原始数据，导致背景信息丢失，无法 清楚标识叠加区域，对人眼观察被识别对象造成了障碍的不足，本发明提供一种用于标识 数字图像中给定模糊数字直线段的方法，特别适用于可视化标识数字直线段，模糊数字直 线段等数字图像中具有直线几何特征的像素集合，除在数字图像中添加矩形边框外，不修 改数字图像中其他原始信息。
[0004] 为使陈述清楚明了，现集中定义本发明所涉及的部分符号和概念。
[0005] Z+表示正整数集合。
[0006] Z表示包括零的整数集合。
[0007] R+表示包括零的正实数集合。
[0008] R表示包括零的实数集合。
[0009] max {元素|元素满足的条件}表示满足条件的"最大"元素。
[0010] min {元素|元素满足的条件}表示满足条件的"最小"元素。
[0011] 对于 rGR+，
【主权项】
1. 一种用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法，其特征在于， 当模糊数字直线段BDSS识别算法完成对宽i高?Α的数字图像中模糊数字直线段BDSS 的识别，模糊数字直线段BDSS以像素集合的形式保存为识别结果； 根据识别结果给定的一个模糊数字直线段BDSS，计算其几何直线特性，使用斜率符合 该几何直线特性的矩形边框标识给定像素集合。
2. 如权利要求1所述的用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法，其特征在 于：具体包括以下步骤： 步骤1 :计算坐标中心化图像空间中，对应坐标空间ICI的中心坐标； 步骤2 :根据模糊数字直线段BDSS中像素的中心坐标，计算平均中心，并使用线性回归 计算模糊数字直线段BDSS的方向Θ ; 步骤3 :计算模糊数字直线段BDSS中像素的转换坐标：将坐标中心化对应的坐标空间 C丨的原点平移到平均中心，并将X轴正半轴旋转至与Θ重合； 步骤4 :根据模糊数字直线段BDSS中像素的转换坐标计算模糊数字直线段BDSS在转 换坐标系中的四个边界点； 步骤5 :生成平行于方向Θ的边界线IJP 12，并计算其转换坐标，边界线IJP 12分别 通过步骤4中的其中两个边界点； 步骤6:生成垂直于方向Θ的边界线13和I4，并计算其转换坐标，边界线13和I 4分别 通过步骤4中的另外两个边界点，直线I1, 12, 13和1 4相交形成矩形边框； 步骤7 :根据步骤5和6所生成的转换坐标，计算其中心坐标； 步骤8 :根据步骤7所生成的中心坐标，计算其偏移量并将偏移量保存为结果输出。
3. 如权利要求2所述的用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法，其特征在 于：步骤1和2中，将识别模糊数字直线段BDSS的数字图像映射为:F，坐标中心化:F，对于 任意像素 P e BDSS，若ρ的偏移量为d，则其中心坐标根据式（1)计算：
通过BDSS像素的中心坐标，计算BDSS的平均中心负二（Xy); 根据线性回归理论，BDSS的方向Θ e [〇, π )，由式（2)计算：
(XJi) G 其中i = 1，2··· η，η为BDSS所含像素总数。
4. 如权利要求3所述的用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法，其特征在 于：步骤3中，对于ρ = 〇,y) e C，其转换坐标# = (χλ,/) e f裉据式⑶计算：
5. 如权利要求4所述的用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法，其特征在 于：步骤4中，转换坐标系e'中的四个边界点通过比较转换坐标的所有横坐标X和纵坐标y 得到。
6. 如权利要求5所述的用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方 法，其特征在于：坐标空间已的原点的转换坐标为（〇(, ) = (_^COS0 - ysin0,xsin0 - ycos0)，步骤 7 中，对于 p' = (x',;y'）e C，其中心坐标 P = (X, y) e e，根据式（7)计算：
7. 如权利要求6所述的用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法，其特征在 于：步骤8中，对于'p = 0,y) e ：Γ像素的偏移量d由式⑶计算：
在e'l中，由于原点位于BDSS的平均中心，BDSS像素转换坐标存在四个极值，即横坐标 最大值X' lmax，横坐标最小值X' lmin，纵坐标最大值y' ""和纵坐标最小值y' Wlllin; J7中 存在着对应转换坐标（χ< lmax，〇)，（X IminJ 〇)，（〇，y' 和（〇，y' 的像素，这些像 素为步骤4所述的边界点； 其中，T1表示矩形边框，矩形边框7的定义由式（4)给出：
其*dm=dist(p' （x,，y, )，lm)，m = l，2,3,4，dist(p' （x,，y, )，Im)表示从 p' （x,，y,) 做与Im垂直的直线，垂线与I 交点到V (x, ,y, >的欧几里得距离。
8. 如权利要求7所述的用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法，其特征在 于：式（5)和式（6)分别为1种12上，1 3和14上.!T像素的转换坐标：
【专利摘要】本发明涉及一种用于标识数字图像中给定模糊数字直线段的方法，当模糊数字直线段BDSS识别算法完成对数字图像中模糊数字直线段BDSS的识别，模糊数字直线段BDSS以集合的形式保存为识别结果；根据识别结果给定的一个模糊数字直线段BDSS，计算其几何直线特性，使用斜率符合该几何直线特性的矩形边框标识给定像素集合。本发明特别适用于可视化标识数字直线段，模糊数字直线段等数字图像中具有直线几何特征的像素集合，除在数字图像中添加矩形边框外，不修改数字图像中其他原始信息，背景更容易观察；实施简单，耗时与分辨率基本呈线性稳定增加，性能高效。
【IPC分类】G06T7-00, G06K9-62
【公开号】CN104751177
【申请号】CN201510137710
【发明人】贾靓
【申请人】常州大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月26日