申请/专利权人：吉林大学

申请日：2024-01-14

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117876408A

主分类号：G06T7/13

分类号：G06T7/13;G06T7/136;G06T7/62;G06V10/764;G06V10/762

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明公开了一种椭圆三相交弦不变量的汽车轮辋图像椭圆检测方法，旨在解决椭圆三相交弦不变量的汽车轮辋图像椭圆检测的问题。椭圆三相交弦不变量的汽车轮辋图像椭圆检测方法首先获得汽车轮辋图像上的边缘点根据梯度方向进行分类，检测弧段的分叉点和突变点，从而得到精确的边缘弧段。其次，通过象限约束和中点距离约束，快速去除大量非同源弧段组合。根据椭圆三相交弦不变量严格约束弧段组合，有效地生成了初始汽车轮辋椭圆集。并对初始椭圆集进行了椭圆验证与聚类，得到了所需检测的高精度汽车轮辋椭圆。提供了一种基于椭圆弧段提取和匹配的快速、准确、鲁棒的汽车轮辋椭圆检测方法。

主权项：1.一种椭圆三相交弦不变量的汽车轮辋图像椭圆检测方法，其特征在于，所述的椭圆三相交弦不变量的汽车轮辋图像椭圆检测方法的具体步骤如下：第一步：首先利用Canny边缘检测算子获得汽车轮辋图像上的边缘点及梯度，然后根据以下边缘点在水平和垂直方向上的梯度值Ggi将其分为两类 其中为边缘点gi在水平方向与垂直方向的梯度值，然后根据八邻域连通准则，从上至下、从左至右扫描二值图像中的每个边缘像素点，对汽车轮辋图像中连通的边缘像素点进行聚类形成集合；第二步：利用Kovesi算法寻找每一个集合的边界像素中所有的分叉点，通过以分叉点为结束标志的方法，将每个集合中的边缘像素点划分为多个小集合，并将边界像素连接为有向边界列表为 其中Nj表示边缘弧段集合Ωj中所包含的边缘点总数，Ωj中的边缘像素点满足梯度类型相同，且边缘点在边缘点的八邻域内；第三步：设置构成弧段的最少边缘点数量阈值为Lth＝Iw+IhsL其中Iw与Ih分别为汽车轮辋图像宽度和高度，sL＝75为弧段长度控制参数，当弧段中包含的边缘点数量小于阈值Lth时将此弧段视为无效短弧并删除；第四步：计算弧段边缘点二维坐标之间的协方差 其中gx、gy分别表示弧段中所有边缘点的横坐标及纵坐标，Ng表示该弧段集合中边缘点的总数，μx为弧段边缘点横坐标的均值，μy为弧段边缘点纵坐标的均值；通过协方差可得弧段边缘点横坐标与纵坐标之间的协方差矩阵 根据协方差矩阵Acov最大的特征值所对应的特征向量，可以确定汽车轮辋图像边缘点集合主要的方向，得到弧段边缘点的最小有向包围框；若弧段最小有向包围框的长边与短边之比大于阈值Sth＝Iw+IhsS就将这段弧作为无效直线段集合而删除，反之则保留，其中Ss＝100为阈值控制参数；第五步：首先对边缘弧段上的点进行多边形近似，以获得边缘弧段曲率的近似表示，然后通过边缘弧段的近似曲率变化找到边缘弧段的突变点，针对不同尺度的弧段设置的不同多边形近似阈值dth为 其中dL1＝3、dL2＝2及dL1＝1，Larc为提取的轮辋边缘弧段长度，αth＝25是弧段长度控制参数；第六步：如果弧段中点的纵坐标值B大于弦中点的纵坐标值A，则该弧段被归类为凸弧段，反之则被归类为凹弧段，基于弧段的梯度分类将弧段划分为正负两类后，再根据凹凸性将弧段共分类为四个象限，最后将分类完的弧段再根据上述步骤去除短弧段以及直线段；第七步：将不同象限的弧段组合情况总结为四类，对弧段组合进行象限约束，即在每个象限的弧段集合中只选择一段弧进行组合，确保每个组合中的弧段来自不同的象限；基于两段弧段的中点和之间的距离大于对应的弦中点和之间距离的几何特性，构建了弧段组合中的弧中点距离大于对应弦中点距离的约束条件 根据上式，正确弧段组合被保留；第八步：设汽车轮辋弧段组合中的Ω1、Ω2为目标轮辋弧段和待匹配轮辋弧段，选取轮辋目标弧段的两个端点和弧段中点以及待匹配弧段的两个端点其中为线段与的交点，线段由轮辋弧段Ω1中点与交点构成，为线段与目标轮辋弧段Ω1的弦的交点，同理，为线段与待匹配轮辋弧段Ω2的弦的交点，为线段与待匹配轮辋弧段Ω2的交点；目标轮辋弧段Ω1的两个端点以及弧段中点坐标为和同理设待匹配轮辋弧段Ω2的两个端点为和连接轮辋弧段Ω1的端点与轮辋弧段Ω2的端点以及连接轮辋弧段Ω1的端点与轮辋弧段Ω2的端点端点构成的线段方向向量以及端点构成的线段方向向量可利用轮辋弧段Ω1，Ω2的四个端点的像素坐标表示为 交点可由线段与表示为 若交点未位于端点和构成的多边形内，则端点交换位置后再连线，即将端点相连构成线段以及端点相连构成线段并再次计算两线段的交点交点与目标轮辋弧段Ω1的中点所构成的线段为 弦与弦所在的线段可由两端点叉乘表示为 交点与分别可由线段与线段线段与线段的相交表示为 最后在轮辋弧段Ω2的边缘点集合中寻找离线段最近的边缘点为 若轮辋弧段Ω1、Ω2满足公式 则认为其属于同一个轮辋椭圆，其中，dCth为椭圆三相交弦不变量约束阈值；第九步：使用本征矩阵法来拟合椭圆得到初始椭圆集，得到椭圆一般方程的参数矩阵作为初始候选轮辋椭圆集；第十步：结合椭圆的周长比与角覆盖率的椭圆显著性指标为 其中Se为椭圆的周长比，Ce为角覆盖率，选择gth值大的椭圆作为验证后的汽车轮辋椭圆。

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百度查询： 吉林大学 椭圆三相交弦不变量的汽车轮辋图像椭圆检测方法

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