基于OpenCvSharp的数字图像处理 - 霍夫变换

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完整示例项目

 

霍夫变换最大的作用是检测图像中的直线。其原理是这样的:假设图像中有一条直线,其方程为y=kx+b。直线上有一个点,其坐标为(x1,y1)。显然,y1=kx1+b。如果我们把x、y看成是已知的,把k、b看成是未知数,有:b=-x1k+y1。我们发现,(x,y)坐标系上的一个点,对应了(k,b)坐标系上的一条直线。如果有另外一个点(x2,y2),则其必然对应(k,b)坐标系上的另一条直线。显然,(k,b)坐标系上的线都会交于一点,而这个点转到(x,y)坐标系就是我们要求的直线。

原理是这样,但实际了OpenCV里面并不是用y=kx+b这样的直线方程,而是转到极坐标。而且,OpenCV里的霍夫变换还能检测圆。

一、霍夫线变换

代码如下:

Mat src = new Mat(img_line, ImreadModes.Grayscale);
Mat result = new Mat(img_line);

LineSegmentPolar[] lines = Cv2.HoughLines(src, 1, Math.PI / 180, 200);

foreach (LineSegmentPolar line in lines)
{
    double a = Math.Cos(line.Theta), b = Math.Sin(line.Theta);
    double x0 = a * line.Rho, y0 = b * line.Rho;
    double x1 = x0 + 1000 * (-b);
    double y1 = y0 + 1000 * a;
    double x2 = x0 + 1000 * b;
    double y2 = y0 - 1000 * a;

    Cv2.Line(result, (int)x1, (int)y1, (int)x2, (int)y2, new Scalar(0, 0, 255));
}
result.SaveImage(img_result);

霍夫线变换只能找到线的斜率及位置,并不能确定线的端点。

其效果如下图所示:

基于OpenCvSharp的数字图像处理 - 霍夫变换_第1张图片

二、霍夫概率线变换

此变换可以找出线的端点,代码如下:

Mat src = new Mat(img_line, ImreadModes.Grayscale);
Mat result = new Mat(img_line);

LineSegmentPoint[] ps = Cv2.HoughLinesP(src, 1, Math.PI / 180, 200);

foreach (LineSegmentPoint p in ps)
{
    Cv2.Line(result, p.P1, p.P2, new Scalar(0, 0, 255));
}
result.SaveImage(img_result);

效果如下:

基于OpenCvSharp的数字图像处理 - 霍夫变换_第2张图片

三、霍夫圆变换

代码如下:

Mat src = new Mat(img_line, ImreadModes.Grayscale);
Mat result = new Mat(img_line);

CircleSegment[] circles = Cv2.HoughCircles(src, HoughMethods.Gradient, 1, 100);
foreach (CircleSegment circle in circles)
{
    Cv2.Circle(result, (int)circle.Center.X, (int)circle.Center.Y, (int)circle.Radius, new Scalar(0, 0, 255));
}
result.SaveImage(img_result);

其效果如下:

基于OpenCvSharp的数字图像处理 - 霍夫变换_第3张图片

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