[发明专利]一种求取图像中规则圆形圆心的方法

权利要求书

1.一种求取图像中规则圆形圆心的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，预估图像中圆形半径，并在本地生成同样大小的圆形模板图像，计算本地模板与输入图像的归一化积相关系数，找到模板与图像中圆形匹配坐标；具体过程为：将预估圆形半径取整为r，在本地生成圆时，先产生一个(2r+10)*(2r+10)方阵，圆心设在方阵的中心(r+5,r+5)处，遍历方阵中的元素(i,j)，其中1≤i,j≤2r+10，分为如下情况：

当(r+5-i)²+(r+5-j)²<r²时，(i,j)值记为255，

当r²<＝(r+5-i)²+(r+5-j)²<(r+1)²时，(i,j)值记为100，

当(r+1)²<＝(r+5-i)²+(r+5-j)²<(r+2)²时，(i,j)值记为50，

其余情况，(i,j)值记为0；

S2，以归一化积相关匹配坐标为中心，截取边长为直径加10像素的正方形区域图像，记录正方形左上角坐标，将截取的图像进行双线性插值上采样8*8倍，并对上采样图像进行高斯平滑；

S3，对平滑后的图像进行取阈值操作，低于阈值的像素标记为圆外区域，大于阈值的像素标记为圆内区域，对标记为圆内的点求面积除以3.14后开平方作为初始半径，求取重心作为初始中心；具体过程为：

对平滑后的图像进行取阈值操作，阈值取为预估圆形半径圆周上所有点的最小亮度；对于计算得到的圆周点(x_f,y_f)，取其周围最近的四个像素值的加权平均作为这个圆周点的值，具体地：

如果记

其中表示对x下取整，表示对x上取整，则圆周点(x_f,y_f)的值为：

val(xf,yf)=(xup-xf)×(yup-yf)×val(xlow,ylow)+(xup-xf)×(yf-ylow)val(xlow,ylow)+(xup-xf)×(yup-yf)×val(xlow,ylow)+(xf-xlow)×(yf-ylow)val(xup,yup)]]>

表示(x_low,y_low)坐标处的像素值,表示(x_low,y_up)坐标处的像素值,表示(x_up,y_low)坐标处的像素值,表示(x_up,y_up)坐标处的像素值,将大于最小亮度的点记为圆内，小于最小亮度的点记为圆外；求取圆内面积A，由此计算平滑后圆的半径

S4，计算初始中心及其周围16个方向上距离为1的点在初始半径上的环路积分差，其中l即为步长；

S5，如果中心的环路积分差比周围16方向的点的环路积分差大，则结束计算环路积分差取最大过程，并转入步骤S6，否则找到环路积分差最大的点作为新的中心，并将步长变为原来的一半继续求环路积分差取最大过程；

S6，将找到的中心的横纵坐标都除以8加上所述左上角坐标即为原图中的圆心坐标。

2.根据权利要求1所述的一种求取图像中规则圆形圆心的方法，其特征在于，步骤S4中，计算初始环路积分差：

∮p(x，y)ds-∮p(x，y)ds′

其中s是圆半径内部贴近圆边界的环路，s'是圆半径外部贴近圆边界的环路；p(x,y)表示(x,y)坐标处的像素值；为了更具有一般性，在圆周上等距地选取一定数量的点作为积分环路，点的数量与圆的直径相等，以保证圆周上每个点都会被采样；上采样后，圆环的直径为2*r_e，那么内外环路上点坐标为：

内积分环路点坐标：

外积分环路点坐标：

0≤i<2r_e

其中当前中心坐标为(r_c,r_c)，r_e'为外圆环路，r_e'＝r_e+3。