Python+OpenCV影象處理——實現直線檢測

2020-10-23 15:00:37

簡介：

1.霍夫變換(Hough Transform) 霍夫變換是影象處理中從影象中識別幾何形狀的基本方法之一，應用很廣泛，也有很多改進演演算法。主要用來從影象中分離出具有某種相同特徵的幾何形狀（如，直線，圓等）。最基本的霍夫變換是從黑白影象中檢測直線(線段)。

2.Hough變換的原理是將特定圖形上的點變換到一組引數空間上，根據引數空間點的累計結果找到一個極大值對應的解，那麼這個解就對應著要尋找的幾何形狀的引數（比如說直線，那麼就會得到直線的斜率k與常熟b，圓就會得到圓心與半徑等等）

3.霍夫線變換是一種用來尋找直線的方法。用霍夫線變換之前, 首先需要對影象進行邊緣檢測的處理，也即霍夫線變換的直接輸入只能是邊緣二值影象。

4.霍夫直線檢測的具體原理參見：

http://www.opencv.org.cn/opencvdoc/2.3.2/html/doc/tutorials/imgproc/imgtrans/hough_lines/hough_lines.html

程式碼如下：

#直線檢測
#使用霍夫直線變換做直線檢測，前提條件：邊緣檢測已經完成
import cv2 as cv
import numpy as np

#標準霍夫線變換
def line_detection(image):
 gray = cv.cvtColor(image, cv.COLOR_RGB2GRAY)
 edges = cv.Canny(gray, 50, 150, apertureSize=3) #apertureSize引數預設其實就是3
 cv.imshow("edges", edges)
 lines = cv.HoughLines(edges, 1, np.pi/180, 80)
 for line in lines:
 rho, theta = line[0] #line[0]儲存的是點到直線的極徑和極角，其中極角是弧度表示的。
 a = np.cos(theta) #theta是弧度
 b = np.sin(theta)
 x0 = a * rho #代表x = r * cos（theta）
 y0 = b * rho #代表y = r * sin（theta）
 x1 = int(x0 + 1000 * (-b)) #計算直線起點橫座標
 y1 = int(y0 + 1000 * a) #計算起始起點縱座標
 x2 = int(x0 - 1000 * (-b)) #計算直線終點橫座標
 y2 = int(y0 - 1000 * a) #計算直線終點縱座標 注：這裡的數值1000給出了畫出的線段長度範圍大小，數值越小，畫出的線段越短，數值越大，畫出的線段越長
 cv.line(image, (x1, y1), (x2, y2), (0, 0, 255), 2) #點的座標必須是元組，不能是列表。
 cv.imshow("image-lines", image)

#統計概率霍夫線變換
def line_detect_possible_demo(image):
 gray = cv.cvtColor(image, cv.COLOR_RGB2GRAY)
 edges = cv.Canny(gray, 50, 150, apertureSize=3) # apertureSize引數預設其實就是3
 lines = cv.HoughLinesP(edges, 1, np.pi / 180, 60, minLineLength=60, maxLineGap=5)
 for line in lines:
 x1, y1, x2, y2 = line[0]
 cv.line(image, (x1, y1), (x2, y2), (0, 0, 255), 2)
 cv.imshow("line_detect_possible_demo",image)

src = cv.imread('E:/imageload/louti.jpg')
print(src.shape)
cv.namedWindow('input_image', cv.WINDOW_AUTOSIZE) 
cv.imshow('input_image', src)
line_detection(src)
src = cv.imread('E:/imageload/louti.jpg') #呼叫上一個函數後，會把傳入的src陣列改變，所以呼叫下一個函數時，要重新讀取圖片
line_detect_possible_demo(src)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

執行結果：

注意：

1.opencv的HoughLines函數是標準霍夫線變換函數，該函數的功能是通過一組引數對的集合來表示檢測到的直線，其函數原型為：HoughLines(image, rho, theta, threshold[, lines[, srn[, stn[, min_theta[, max_theta]]]]]) -> lines