【基于Hough变换原理提取圆】
Hough变换是一种在图像处理中用于检测直线、圆、椭圆等几何形状的技术。它的基本思想是利用数学上的对偶性,将图像空间中的几何元素(例如,直线或圆)转换为参数空间中的点,从而在参数空间中寻找这些几何元素的存在。在检测圆的情况下,Hough变换可以有效地找出图像中可能存在的圆形结构。
圆的标准方程是 \( (x - a)^2 + (y - b)^2 = r^2 \),其中,\( (a, b) \) 是圆心坐标,\( r \) 是半径。在Hough变换中,我们将图像中的每个像素点看作是可能属于圆的边缘点,然后在参数空间 \( (a, b, r) \) 中累加对应于该点的所有可能圆的参数。这里的参数 \( a \) 和 \( b \) 表示圆心位置,而 \( r \) 表示半径。
在提供的代码中,`hough_circle` 函数接收以下输入参数:
1. `BW`:二值图像,表示已预处理的图像,其中1表示边缘点,0表示背景。
2. `step_r`:检测圆的半径步长。
3. `step_angle`:角度步长,单位为弧度。
4. `r_min`:最小圆半径。
5. `r_max`:最大圆半径。
6. `p`:一个介于0和1之间的比例,用于设置阈值,确定在参数空间中哪些点可以被认为是有效的圆。
函数首先创建一个空的参数空间矩阵 `hough_space`,大小为 \( (m, n, size_r) \),其中 \( m \) 和 \( n \) 是输入图像的尺寸,`size_r` 是根据半径步长计算出的可能圆半径的数目。
接着,代码遍历图像中的所有边缘点,对于每个边缘点,它尝试所有可能的半径和角度组合,计算出对应的圆心坐标,并在参数空间的相应位置累加计数。这一步骤实现了图像空间到参数空间的转换。
之后,函数找到参数空间中超过阈值的点(即累积计数值超过 \( p \times max(hough_space) \) 的点),并将这些点视为可能的圆心和半径的组合。这些点在二值图像 `hough_circle` 中被标记出来,表示检测到的圆。
函数打印出检测到的圆的圆心坐标和半径,并将它们存储在 `para` 数组中,方便后续处理和分析。
通过这个过程,Hough变换成功地从二值图像中提取出了潜在的圆形结构,即使在存在噪声和复杂背景的情况下也能实现相对准确的检测。这种方法广泛应用于自动驾驶、机器视觉和工业检测等领域,以识别和定位图像中的圆形物体。