MATLAB--数字图像处理 Hough变换

如题所述

第1个回答  2022-06-28

Hough变换是1962年由Hough提出来的,用于检测图像中直线、圆、抛物线、椭圆等形状能够用一定函数关系描述的曲线。
在这里我们重点研究的是 利用Hough变换检测图中的直线。

对于上图中的直线L,用常规方程表示
L: y=ax+b
那么用极坐标怎么表示呢?
对于任意的R,都有
R×cos(β-θ)=ρ
展开得
R×cosβcosθ+R×sinβsinθ=ρ
又x=R×cosβ y=R×sinβ(这个就不用解释了吧 高中知识了 O(∩_∩)O)
x×cosθ+y×sinθ=ρ
从这个极坐标表示的式子来看,是不是在一条直线上面所有的(x,y)都对应一个ρ、θ呢?
所以这个就是hough变换的: 点-线对偶性
通俗的讲:在直角坐标系中的一条直线,在极坐标下,其实就是一个点,坐标为(ρ,θ)

由a、b两图:位于一条直线上的两点,在极坐标会产生一个交点,说明他们共线。
可是在直角坐标系中明明只有两个点,b图中反而是两条曲线?

对于任意一点,过该点有无数条直线,每条直线都有一个(ρ,θ)值,那么无数条直线,就会组成连续的(ρ,θ)值,就会构成极坐标系下的一条连续曲线。

这样,我们对一副图像所有点进行同样的操作,得到一副(ρ,θ)图像。
如果我们需要找出图像中最长的那条直线,那么肯定组成该直线的点最多,那么在极坐标系中肯定有个(ρ,θ)点是有最多条直线相交得到的。

如下图,利用函数就可以找到 相交曲线数 最多的一个点。

那么找到该点有什么用呢?
找到该点,就可以得到(ρ,θ)值、直线起始、终止点坐标。(MATLAB提供函数支持)

这里来说说,计算机是怎么由(ρ,θ)坐标图找到相交曲线最多的那个点。
首先,提供一个坐标轴

这里就说简单些:在基础二我们可以得出 一个点在极坐标系下的一条曲线
然后我们 对该曲线进行细分,分成很多个点 (得到坐标)
在第一步提供的坐标轴里面,凡是前面分出来的点坐标,该位置的值就累加1
重复所有点,就可以得出一副累加图
如果需要找到曲线相交最多那个点,就只需要在该坐标轴中找到值最大的点坐标即可。

结果