[发明专利]一种二维图像中任意曲线的圆弧表示及检测方法

说明书

本发明涉及模式识别技术领域，涉及一种二维图像中任意曲线的圆弧表示及检测方法，具体公开了该圆弧表示的具体表达式，还公开了检测步骤：S201、提取源图像I₀中物体的边缘曲线C＝{C₁,C₂,...,C_n}得到二值图I₁；S202、遍历二值图I₁，得到标注图像I₂，并提取曲线的线基元特征E；S203、统计线基元集合E中各线基元间的位置关系，获取圆弧片段集合A_C＝{A₁,A₂,...,A_m}；S204、求取每个圆弧片段A_C＝{A₁,A₂,...,A_m}对应的端点处的圆弧表示T。相比于用直线近似拟合曲线的方法，本发明将曲线细化成若干圆弧片段，确保曲线原有的曲率信息，克服了现有技术无法准确检测复杂圆弧曲线的缺陷，提高了复杂圆弧曲线的检测准确度。

技术领域

本发明涉及模式识别技术领域，更具体地说，涉及一种二维图像中任意曲线的圆弧表示及检测方法。

背景技术

圆弧作为轮廓特征中的重要组成部分，是特征检测与描述中的重要课题之一。任何曲线都可以看作是圆弧的组合，例如，椭圆可以看作四段圆弧的组合，双曲线可以看作一段圆弧与两条射线的组合，直线可以看作是曲率为0的圆弧。相比于用直线描述曲线，用圆弧描述曲线可以更好的保留曲线原有的曲率信息，更利于对目标形状特征的分析，从而广泛应用于目标跟踪，姿态估计，路径规划，目标匹配等领域。

若一幅图像中的圆弧特征明显，不存在交叉、遮挡、相切、毗连等现象，易通过Hough变换及其变体检测得到圆弧参数。Hough变换用投票法来提取直线(段)和圆，是最经典形状特征检测算法，由其衍生出的许多算法可用来检测各种曲线。但当场景复杂时，即圆弧曲线存在交叉、遮挡、相切、毗连等现象时，Hough变换及其变体的缺点便暴露出来：运算速度慢，且由于阈值的限制，往往准确度不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种二维图像中任意曲线的圆弧表示及检测方法，解决现有技术无法准确检测复杂圆弧曲线的缺陷。

一种二维图像中任意曲线的圆弧表示，其具体表达式为：

T＝{T_i＝(x_i,y_i,θ_i)|i＝0,...,m}

其中，T表示圆弧；T_i表示第i条圆弧的端点切线；(x_i,y_i)是圆弧端点的坐标，θ_i是圆弧端点处切线方向，θ_i∈[0,2π)。

优选地，该第i条圆弧的端点切线T_i采用线基元阈值判别法，其具体步骤为：

S101、判断圆弧A_i是优弧还是劣弧，若为优弧，则将圆弧一分为二，取圆弧A_i的待检测端点的像素坐标(x_i,y_i)；

S102、判断圆弧A_i是否跨越界点，若不跨越界点，则取其另一端点为若跨越界点，则取距离最近的界点为

S103、并将与另一端点相连，得到直线段S₀在直线S上；

S104、取逆时针方向为圆弧正向，若为圆弧正向上的起点，则令参数p₁＝1；若为圆弧正向上的终点，则p₁＝-1；