[发明专利]一种快速圆弧检测方法

摘要

本发明公开了一种快速圆弧检测方法，其特征包括：1边缘图像获取；2边缘分解为数个候选圆弧；3圆弧合并；4圆弧筛检。本发明所采用的检测算法速度快、精度高、鲁棒性强，可广泛应用于机器视觉领域中各类含有圆弧边界的物体的检测。

主权项

1.一种快速圆弧检测方法，其特征包括以下步骤：步骤1、边缘图像获取：利用边缘检测算子Canny对原始图像进行处理，得到初始边缘图像；使用连通域标记算法获取所述初始边缘图像的连续边缘，并删除边缘长度小于阈值的连续边缘，从而得到包含N条边缘曲线的边缘图像M，记N条边缘曲线所构成的边缘曲线集合为Ω＝{λ_i,i∈[1,N]}，λ_i表示第i条边缘曲线，第i条边缘曲线λ_i的长度用l_i表示；步骤2、基于分段生长法的边缘分解：采用分段生长法对第i条边缘曲线λ_i进行分解，得到N_i个候选圆弧所构成的候选圆弧集合Γ_i＝{πⁱ_j,j∈[1,N_i]},πⁱ_j表示第i条边缘曲线λ_i上分解得到的第j个候选圆弧；从而得到N条边缘曲线的候选圆弧集合Ψ＝{Γ_i,i∈[1,N]}；并有表示所述边缘曲线集合Ω上所有候选圆弧的个数；步骤3、基于圆弧亲近度因子的圆弧合并：步骤3.1、记μ_m、μ_n为所述候选圆弧集合Ψ中任意第m个候选圆弧和第n个候选圆弧；m,n∈[1,N_c]，m≠n；使用最小二乘法对所述第m个候选圆弧μ_m和第n个候选圆弧μ_n进行拟合，得到相应的拟合圆分别记为c_m(x_m,y_m,r_m)和c_n(x_n,y_n,r_n)；(x_m,y_m)表示第m个拟合圆的圆心，r_m表示第m个拟合圆的半径；(x_n,y_n)表示第n个拟合圆的圆心，r_n第n个拟合圆的半径；步骤3.2、利用式(1)获得所述第m个候选圆弧μ_m和第n个候选圆弧之间的亲近度因子η_mn，从而得到所有候选圆弧之间的亲近度因子所构成的对称矩阵：式(1)中，s_m＝πr_m²和s_n＝πr_n²分别表示第m个拟合圆c_m和第n个拟合圆c_n的圆面积；s_mn表示第m个拟合圆c_m和第n个拟合圆c_n之间的相交面积；步骤3.3、判断η_mn≥T_c是否成立，若成立，则表示所述第m个候选圆弧μ_m和第n个候选圆弧可以合并，并将合并后的圆弧存入圆弧集合Z中，否则，继续判断其他圆弧之间的亲近度因子，直到所述对称矩阵中的亲近度因子判断完成为止，从而得到圆弧集合Z＝{ν_g,g∈[1,G]}；ν_g表示第g个合并后的圆弧；T_c表示所设定的阈值；步骤4、基于相对圆心度的圆弧筛选：步骤4.1、记第g个合并后的圆弧ν_g所包含的边缘点用表示，表示第g个合并后的圆弧ν_g上的第k个边缘点；所述第g个合并后的圆弧ν_g的拟合圆分别记为c_g(x_g,y_g,r_g)，则第k个边缘点到圆心(x_g,y_g)的距离记为所有边缘点到圆心(x_g,y_g)的距离记为步骤4.2、利用式(14)获得第g个合并后的圆弧ν_g的相对圆心度rcd_g，从而得到所有合并后的圆弧的相对圆心度：式(14)中，r_g表示所述第g个合并后的圆弧ν_g的半径；步骤4.3、判断rcd_g≥T_s是否成立，若成立，则表示所述第g个合并后的圆弧ν_g合格，并将合格的圆弧存入最终圆弧集合Η中，否则，继续判断其他合并后的圆弧，直到所述圆弧集合Z中的圆弧判断完成为止，从而得到最终圆弧集合H＝{κ_τ,τ∈[1,N_f]}；κ_τ表示第τ个合格的圆弧；N_f表示合格圆弧的总个数，T_s表示所设定的另一个阈值。