[发明专利]一种基于DSP的高效两阶段圆形检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于DSP的高效两阶段圆形检测方法，属于数字图像处理、嵌入式 软件优化技术领域。

背景技术

在视频图像中快速地检测出圆形是目标跟踪、目标分类和行为理解等更高层次视 频图像分析的重要基础，比如用于人眼检测、视线跟踪和智能交通等，而这往往对检测时间 有所限制，从而有必要快速且准确地检测出圆及其参数。

DSP平台以其便携性、功能的特定性在商业产品领域有很大的优势，而德州仪器 (TI)的C6000系列DSP专门用于数字信号和图像处理，其内部集成一些硬件的运算器，并且 可以进行流水线的指令处理，实现一定程度的并行计算，而且DSP成本较低，开发方便，被广 泛使用。

目前常见的圆检测方法有基于环路积分的圆检测算法、基于遗传算法的圆检测方 法、基于存在概率的圆检测方法和基于霍夫变换(Houghtransform，HT)的圆检测方法等。

霍夫变换是图像处理中识别和定位几何形状的通用方法，且与图中形状的方向无 关。它的最大优点是：对噪声不敏感，检测后可有效去噪；而且在圆变形，甚至部分区域丢失 的情况下仍然可以得到比较理想的结果。但是由于图像数据量很大而且霍夫变换本身需要 多重循环，加之进行变换之前通常需要进行边缘检测来获得待检测曲线上的像素点，导致 视频图像中圆形检测算法的时间复杂度和空间复杂度很高，在嵌入式平台上直接实现时其 实时性难以得到保证，从而霍夫圆检测方法效果与实时性构成了一个矛盾。

现有文献【1】Hough,P.V.C.Methodandmeansforrecognizingcomplex patterns,U.S.Patent3,069,654,Dec.18,1962，提出了霍夫变换的基本方法，它最初被用 于寻找照相时气泡的轨迹，而不是图像的形状；【2】BallardDH.GeneralizingtheHough transformtodetectarbitraryshapes[J].Patternrecognition,1981,13(2)：111- 122在计算机视觉领域提出了利用广义霍夫变换检测任意形状的方法，使霍夫变换得到了 广泛的关注。对于任何曲线，只要给出了它的函数方程，就可以利用霍夫变换的方法，将图 像空间变换到霍夫参数空间，利用投票的方法求得曲线参数。对于检测圆的情形，由于圆的 方程有3个未知量，变换到霍夫空间中需要一个三维的累加器，对于较大的图片来说将耗费 大量的内存，而且搜索极值时时间代价很大。这二者对于DSP平台都是致命的，效率极低； 【3】DaviesE.R."AmodifiedHoughschemeforgeneralcirclelocation,"Pattern RecognitionLetters,vol7,no.1,pp37-44,1988.和【4】IllingworthJ.andKittler J."TheadaptiveHoughTransform,"IEEETrans.PatternAnalysis&Machine Intelligence,vol9,no.5,pp690-697,1987.提出了2-1霍夫圆变换(2-1HT，两阶段霍夫 圆变换)用来减少内存消耗，它只需要1个二维的累加器和1个一维的直方图，分别用来寻找 圆心和半径。针对TI的C6000系列DSP，【5】GranstonE.Hand-tuningloopsandcontrol codeontheTMS320C6000[J].ApplicationReportSPRA666,TexasInstruments, Stafford,Tex,USA,2006.给出了手工整定循环和控制性代码的方法，但并没有给出针对具 体算法的优化方法。

总之，现有基于两阶段霍夫变换的圆形检测方法抗干扰能力差；当应用到DSP上 时，时间复杂度高，处理速度慢。对此，本发明提供了一种高效的改进的两阶段圆形检测方 法，提高了现有方法的抗噪能力，加快了算法在DSP平台上的运行速度。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于DSP的高效两阶段圆形 检测方法，提高算法的抗干扰能力并且加快在DSP平台上的运行速度。

本发明技术解决方案：一种基于DSP的高效两阶段圆形检测方法，实现步骤如下：

第一步，对输入待检测的灰度图进行图像预处理算法操作，获得边缘图像和方向 信息；