標(biāo)準(zhǔn)霍夫變換本質(zhì)上是把圖像映射到它的參數(shù)空間上,它需要計(jì)算所有的M個(gè)邊緣點(diǎn),這樣它的運(yùn)算量和所需內(nèi)存空間都會(huì)很大。如果在輸入圖像中只是處理m(m創(chuàng)新互聯(lián)服務(wù)緊隨時(shí)代發(fā)展步伐,進(jìn)行技術(shù)革新和技術(shù)進(jìn)步,經(jīng)過十年的發(fā)展和積累,已經(jīng)匯集了一批資深網(wǎng)站策劃師、設(shè)計(jì)師、專業(yè)的網(wǎng)站實(shí)施團(tuán)隊(duì)以及高素質(zhì)售后服務(wù)人員,并且完全形成了一套成熟的業(yè)務(wù)流程,能夠完全依照客戶要求對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行成都做網(wǎng)站、成都網(wǎng)站建設(shè)、建設(shè)、維護(hù)、更新和改版,實(shí)現(xiàn)客戶網(wǎng)站對(duì)外宣傳展示的首要目的,并為客戶企業(yè)品牌互聯(lián)網(wǎng)化提供全面的解決方案。
HoughLinesP函數(shù)就是利用概率霍夫變換來檢測(cè)直線的。它的一般步驟為:
1、隨機(jī)抽取圖像中的一個(gè)特征點(diǎn),即邊緣點(diǎn),如果該點(diǎn)已經(jīng)被標(biāo)定為是某一條直線上的點(diǎn),則繼續(xù)在剩下的邊緣點(diǎn)中隨機(jī)抽取一個(gè)邊緣點(diǎn),直到所有邊緣點(diǎn)都抽取完了為止;
2、對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行霍夫變換,并進(jìn)行累加和計(jì)算;
3、選取在霍夫空間內(nèi)值最大的點(diǎn),如果該點(diǎn)大于閾值的,則進(jìn)行步驟4,否則回到步驟1;
4、根據(jù)霍夫變換得到的最大值,從該點(diǎn)出發(fā),沿著直線的方向位移,從而找到直線的兩個(gè)端點(diǎn);
5、計(jì)算直線的長度,如果大于某個(gè)閾值,則被認(rèn)為是好的直線輸出,回到步驟1。
HoughLinesP函數(shù)的原型為:
void HoughLinesP(InputArray image,OutputArray lines, double rho, double theta, int threshold, double minLineLength=0,double maxLineGap=0 )
image為輸入圖像,要求是8位單通道圖像
lines為輸出的直線向量,每條線用4個(gè)元素表示,即直線的兩個(gè)端點(diǎn)的4個(gè)坐標(biāo)值
rho和theta分別為距離和角度的分辨率
threshold為閾值,即步驟3中的閾值
minLineLength為最小直線長度,在步驟5中要用到,即如果小于該值,則不被認(rèn)為是一條直線
maxLineGap為最大直線間隙,在步驟4中要用到,即如果有兩條線段是在一條直線上,但它們之間因?yàn)橛虚g隙,所以被認(rèn)為是兩個(gè)線段,如果這個(gè)間隙大于該值,則被認(rèn)為是兩條線段,否則是一條。
HoughLinesP函數(shù)是在sources/modules/imgproc/src/hough.cpp文件中被定義的:
void cv::HoughLinesP( InputArray _image, OutputArray _lines,
double rho, double theta, int threshold,
double minLineLength, double maxGap )
{
Ptr storage = cvCreateMemStorage(STORAGE_SIZE);
Mat image = _image.getMat();
CvMat c_image = image;
CvSeq* seq = cvHoughLines2( &c_image, storage, CV_HOUGH_PROBABILISTIC,
rho, theta, threshold, minLineLength, maxGap );
seqToMat(seq, _lines);
}
從HoughLinesP函數(shù)可以看出,該函數(shù)會(huì)調(diào)用cvHoughLines2函數(shù)。它通過參數(shù)CV_HOUGH_PROBABILISTIC,最終調(diào)用了icvHoughLinesProbabilistic函數(shù):
static void
icvHoughLinesProbabilistic( CvMat* image,
float rho, float theta, int threshold,
int lineLength, int lineGap,
CvSeq *lines, int linesMax )
{
//accum為累加器矩陣,mask為掩碼矩陣
cv::Mat accum, mask;
cv::vector trigtab; //用于存儲(chǔ)事先計(jì)算好的正弦和余弦值
//開辟一段內(nèi)存空間
cv::MemStorage storage(cvCreateMemStorage(0));
//用于存儲(chǔ)特征點(diǎn)坐標(biāo),即邊緣像素的位置
CvSeq* seq;
CvSeqWriter writer;
int width, height; //圖像的寬和高
int numangle, numrho; //角度和距離的離散數(shù)量
float ang;
int r, n, count;
CvPoint pt;
float irho = 1 / rho; //距離分辨率的倒數(shù)
CvRNG rng = cvRNG(-1); //隨機(jī)數(shù)
const float* ttab; //向量trigtab的地址指針
uchar* mdata0; //矩陣mask的地址指針
//確保輸入圖像的正確性
CV_Assert( CV_IS_MAT(image) && CV_MAT_TYPE(image->type) == CV_8UC1 );
width = image->cols; //提取出輸入圖像的寬
height = image->rows; //提取出輸入圖像的高
//由角度和距離分辨率,得到角度和距離的離散數(shù)量
numangle = cvRound(CV_PI / theta);
numrho = cvRound(((width + height) * 2 + 1) / rho);
//創(chuàng)建累加器矩陣,即霍夫空間
accum.create( numangle, numrho, CV_32SC1 );
//創(chuàng)建掩碼矩陣,大小與輸入圖像相同
mask.create( height, width, CV_8UC1 );
//定義trigtab的大小,因?yàn)橐鎯?chǔ)正弦和余弦值,所以長度為角度離散數(shù)的2倍
trigtab.resize(numangle*2);
//累加器矩陣清零
accum = cv::Scalar(0);
//避免重復(fù)計(jì)算,事先計(jì)算好所需的所有正弦和余弦值
for( ang = 0, n = 0; n < numangle; ang += theta, n++ )
{
trigtab[n*2] = (float)(cos(ang) * irho);
trigtab[n*2+1] = (float)(sin(ang) * irho);
}
//賦值首地址
ttab = &trigtab[0];
mdata0 = mask.data;
//開始寫入序列
cvStartWriteSeq( CV_32SC2, sizeof(CvSeq), sizeof(CvPoint), storage, &writer );
// stage 1. collect non-zero image points
//收集圖像中的所有非零點(diǎn),因?yàn)檩斎雸D像是邊緣圖像,所以非零點(diǎn)就是邊緣點(diǎn)
for( pt.y = 0, count = 0; pt.y < height; pt.y++ )
{
//提取出輸入圖像和掩碼矩陣的每行地址指針
const uchar* data = image->data.ptr + pt.y*image->step;
uchar* mdata = mdata0 + pt.y*width;
for( pt.x = 0; pt.x < width; pt.x++ )
{
if( data[pt.x] ) //是邊緣點(diǎn)
{
mdata[pt.x] = (uchar)1; //掩碼的相應(yīng)位置置1
CV_WRITE_SEQ_ELEM( pt, writer ); 把該坐標(biāo)位置寫入序列
}
else //不是邊緣點(diǎn)
mdata[pt.x] = 0; //掩碼的相應(yīng)位置清0
}
}
//終止寫序列,seq為所有邊緣點(diǎn)坐標(biāo)位置的序列
seq = cvEndWriteSeq( &writer );
count = seq->total; //得到邊緣點(diǎn)的數(shù)量
// stage 2. process all the points in random order
//隨機(jī)處理所有的邊緣點(diǎn)
for( ; count > 0; count-- )
{
// choose random point out of the remaining ones
//步驟1,在剩下的邊緣點(diǎn)中隨機(jī)選擇一個(gè)點(diǎn),idx為不大于count的隨機(jī)數(shù)
int idx = cvRandInt(&rng) % count;
//max_val為累加器的最大值,max_n為最大值所對(duì)應(yīng)的角度
int max_val = threshold-1, max_n = 0;
//由隨機(jī)數(shù)idx在序列中提取出所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)
CvPoint* point = (CvPoint*)cvGetSeqElem( seq, idx );
//定義直線的兩個(gè)端點(diǎn)
CvPoint line_end[2] = {{0,0}, {0,0}};
float a, b;
//累加器的地址指針,也就是霍夫空間的地址指針
int* adata = (int*)accum.data;
int i, j, k, x0, y0, dx0, dy0, xflag;
int good_line;
const int shift = 16;
//提取出坐標(biāo)點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)
i = point->y;
j = point->x;
// "remove" it by overriding it with the last element
//用序列中的最后一個(gè)元素覆蓋掉剛才提取出來的隨機(jī)坐標(biāo)點(diǎn)
*point = *(CvPoint*)cvGetSeqElem( seq, count-1 );
// check if it has been excluded already (i.e. belongs to some other line)
//檢測(cè)這個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)是否已經(jīng)計(jì)算過,也就是它已經(jīng)屬于其他直線
//因?yàn)橛?jì)算過的坐標(biāo)點(diǎn)會(huì)在掩碼矩陣mask的相對(duì)應(yīng)位置清零
if( !mdata0[i*width + j] ) //該坐標(biāo)點(diǎn)被處理過
continue; //不做任何處理,繼續(xù)主循環(huán)
// update accumulator, find the most probable line
//步驟2,更新累加器矩陣,找到最有可能的直線
for( n = 0; n < numangle; n++, adata += numrho )
{
//由角度計(jì)算距離
r = cvRound( j * ttab[n*2] + i * ttab[n*2+1] );
r += (numrho - 1) / 2;
//在累加器矩陣的相應(yīng)位置上數(shù)值加1,并賦值給val
int val = ++adata[r];
//更新最大值,并得到它的角度
if( max_val < val )
{
max_val = val;
max_n = n;
}
}
// if it is too "weak" candidate, continue with another point
//步驟3,如果上面得到的最大值小于閾值,則放棄該點(diǎn),繼續(xù)下一個(gè)點(diǎn)的計(jì)算
if( max_val < threshold )
continue;
// from the current point walk in each direction
// along the found line and extract the line segment
//步驟4,從當(dāng)前點(diǎn)出發(fā),沿著它所在直線的方向前進(jìn),直到達(dá)到端點(diǎn)為止
a = -ttab[max_n*2+1]; //a=-sinθ
b = ttab[max_n*2]; //b=cosθ
//當(dāng)前點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)值
x0 = j;
y0 = i;
//確定當(dāng)前點(diǎn)所在直線的角度是在45度~135度之間,還是在0~45或135度~180度之間
if( fabs(a) > fabs(b) ) //在45度~135度之間
{
xflag = 1; //置標(biāo)識(shí)位,標(biāo)識(shí)直線的粗略方向
//確定橫、縱坐標(biāo)的位移量
dx0 = a > 0 ? 1 : -1;
dy0 = cvRound( b*(1 << shift)/fabs(a) );
//確定縱坐標(biāo)
y0 = (y0 << shift) + (1 << (shift-1));
}
else //在0~45或135度~180度之間
{
xflag = 0; //清標(biāo)識(shí)位
//確定橫、縱坐標(biāo)的位移量
dy0 = b > 0 ? 1 : -1;
dx0 = cvRound( a*(1 << shift)/fabs(b) );
//確定橫坐標(biāo)
x0 = (x0 << shift) + (1 << (shift-1));
}
//搜索直線的兩個(gè)端點(diǎn)
for( k = 0; k < 2; k++ )
{
//gap表示兩條直線的間隙,x和y為搜索位置,dx和dy為位移量
int gap = 0, x = x0, y = y0, dx = dx0, dy = dy0;
//搜索第二個(gè)端點(diǎn)的時(shí)候,反方向位移
if( k > 0 )
dx = -dx, dy = -dy;
// walk along the line using fixed-point arithmetics,
// stop at the image border or in case of too big gap
//沿著直線的方向位移,直到到達(dá)圖像的邊界或大的間隙為止
for( ;; x += dx, y += dy )
{
uchar* mdata;
int i1, j1;
//確定新的位移后的坐標(biāo)位置
if( xflag )
{
j1 = x;
i1 = y >> shift;
}
else
{
j1 = x >> shift;
i1 = y;
}
//如果到達(dá)了圖像的邊界,停止位移,退出循環(huán)
if( j1 < 0 || j1 >= width || i1 < 0 || i1 >= height )
break;
//定位位移后掩碼矩陣位置
mdata = mdata0 + i1*width + j1;
// for each non-zero point:
// update line end,
// clear the mask element
// reset the gap
//該掩碼不為0,說明該點(diǎn)可能是在直線上
if( *mdata )
{
gap = 0; //設(shè)置間隙為0
//更新直線的端點(diǎn)位置
line_end[k].y = i1;
line_end[k].x = j1;
}
//掩碼為0,說明不是直線,但仍繼續(xù)位移,直到間隙大于所設(shè)置的閾值為止
else if( ++gap > lineGap ) //間隙加1
break;
}
}
//步驟5,由檢測(cè)到的直線的兩個(gè)端點(diǎn)粗略計(jì)算直線的長度
//當(dāng)直線長度大于所設(shè)置的閾值時(shí),good_line為1,否則為0
good_line = abs(line_end[1].x - line_end[0].x) >= lineLength ||
abs(line_end[1].y - line_end[0].y) >= lineLength;
//再次搜索端點(diǎn),目的是更新累加器矩陣和更新掩碼矩陣,以備下一次循環(huán)使用
for( k = 0; k < 2; k++ )
{
int x = x0, y = y0, dx = dx0, dy = dy0;
if( k > 0 )
dx = -dx, dy = -dy;
// walk along the line using fixed-point arithmetics,
// stop at the image border or in case of too big gap
for( ;; x += dx, y += dy )
{
uchar* mdata;
int i1, j1;
if( xflag )
{
j1 = x;
i1 = y >> shift;
}
else
{
j1 = x >> shift;
i1 = y;
}
mdata = mdata0 + i1*width + j1;
// for each non-zero point:
// update line end,
// clear the mask element
// reset the gap
if( *mdata )
{
//if語句的作用是清除那些已經(jīng)判定是好的直線上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的累加器的值,避免再次利用這些累加值
if( good_line ) //在第一次搜索中已經(jīng)確定是好的直線
{
//得到累加器矩陣地址指針
adata = (int*)accum.data;
for( n = 0; n < numangle; n++, adata += numrho )
{
r = cvRound( j1 * ttab[n*2] + i1 * ttab[n*2+1] );
r += (numrho - 1) / 2;
adata[r]--; //相應(yīng)的累加器減1
}
}
//搜索過的位置,不管是好的直線,還是壞的直線,掩碼相應(yīng)位置都清0,這樣下次就不會(huì)再重復(fù)搜索這些位置了,從而達(dá)到減小計(jì)算邊緣點(diǎn)的目的
*mdata = 0;
}
//如果已經(jīng)到達(dá)了直線的端點(diǎn),則退出循環(huán)
if( i1 == line_end[k].y && j1 == line_end[k].x )
break;
}
}
//如果是好的直線
if( good_line )
{
CvRect lr = { line_end[0].x, line_end[0].y, line_end[1].x, line_end[1].y };
//把兩個(gè)端點(diǎn)壓入序列中
cvSeqPush( lines, &lr );
//如果檢測(cè)到的直線數(shù)量大于閾值,則退出該函數(shù)
if( lines->total >= linesMax )
return;
}
}
}
下面就給出應(yīng)用HoughLinesP函數(shù)檢測(cè)直線段的應(yīng)用程序:
#include "opencv2/core/core.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include
using namespace cv;
using namespace std;
int main( int argc, char** argv )
{
Mat src, edge,color_edge;
src=imread("building.jpg");
if( !src.data )
return -1;
Canny(src,edge,50,200,3);
cvtColor( edge, color_edge, CV_GRAY2BGR );
vector lines;
HoughLinesP(edge, lines, 1, CV_PI/180, 80, 30, 10 );
for( size_t i = 0; i < lines.size(); i++ )
{
Vec4i l = lines[i];
line( color_edge, Point(l[0], l[1]), Point(l[2], l[3]), Scalar(0,0,255), 2);
}
namedWindow( "lines", CV_WINDOW_AUTOSIZE );
imshow( "lines", color_edge );
waitKey(0);
return 0;
}
下圖為輸出的圖像:
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持創(chuàng)新互聯(lián)。
本文題目:Opencv2.4.9函數(shù)HoughLinesP分析
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