基於OpenCvSharp的數字圖像處理 - 霍夫變換

霍夫變換最大的作用是檢測圖像中的直線。其原理是這樣的：假設圖像中有一條直線，其方程爲y=kx+b。直線上有一個點，其座標爲(x1,y1)。顯然，y1=kx1+b。如果我們把x、y看成是已知的，把k、b看成是未知數，有：b=-x1k+y1。我們發現，(x,y)座標系上的一個點，對應了(k,b)座標系上的一條直線。如果有另外一個點(x2,y2)，則其必然對應(k,b)座標系上的另一條直線。顯然，(k,b)座標系上的線都會交於一點，而這個點轉到(x,y)座標系就是我們要求的直線。

原理是這樣，但實際了OpenCV裏面並不是用y=kx+b這樣的直線方程，而是轉到極座標。而且，OpenCV裏的霍夫變換還能檢測圓。

一、霍夫線變換

代碼如下：

Mat src = new Mat(img_line, ImreadModes.Grayscale);
Mat result = new Mat(img_line);

LineSegmentPolar[] lines = Cv2.HoughLines(src, 1, Math.PI / 180, 200);

foreach (LineSegmentPolar line in lines)
{
    double a = Math.Cos(line.Theta), b = Math.Sin(line.Theta);
    double x0 = a * line.Rho, y0 = b * line.Rho;
    double x1 = x0 + 1000 * (-b);
    double y1 = y0 + 1000 * a;
    double x2 = x0 + 1000 * b;
    double y2 = y0 - 1000 * a;

    Cv2.Line(result, (int)x1, (int)y1, (int)x2, (int)y2, new Scalar(0, 0, 255));
}
result.SaveImage(img_result);

霍夫線變換隻能找到線的斜率及位置，並不能確定線的端點。

其效果如下圖所示：

二、霍夫概率線變換

此變換可以找出線的端點，代碼如下：

Mat src = new Mat(img_line, ImreadModes.Grayscale);
Mat result = new Mat(img_line);

LineSegmentPoint[] ps = Cv2.HoughLinesP(src, 1, Math.PI / 180, 200);

foreach (LineSegmentPoint p in ps)
{
    Cv2.Line(result, p.P1, p.P2, new Scalar(0, 0, 255));
}
result.SaveImage(img_result);

效果如下：

三、霍夫圓變換

代碼如下：

Mat src = new Mat(img_line, ImreadModes.Grayscale);
Mat result = new Mat(img_line);

CircleSegment[] circles = Cv2.HoughCircles(src, HoughMethods.Gradient, 1, 100);
foreach (CircleSegment circle in circles)
{
    Cv2.Circle(result, (int)circle.Center.X, (int)circle.Center.Y, (int)circle.Radius, new Scalar(0, 0, 255));
}
result.SaveImage(img_result);

其效果如下：