一種圖像中相交直線角度計算方法

王杰 孫心怡 金曙 張學偉 汪林

【摘 要】圖像中相交直線的角度是圖像的重要特征，本文提出了一種利用最大類間方差法計算圖像中相交直線角度的方法。首先將待處理圖像二值化，然后利用邊界跟蹤函數找到給定坐標附近的直線邊界，最后采用最小二乘法匹配出所需直線，進而求得直線角度。實驗結果表明，提出的方法能夠有效地檢測到圖像中的相交直線，并計算角度值，且該方法簡潔、準確。

【關鍵詞】相交直線;角度計算;最大類間方差

中圖分類號： TP391.41文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）23-0057-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.024

【Abstract】The angle of the intersecting line is an important feature in the image. This paper proposes a method to calculate the intersecting line angle in the image by using the maximum inter-class variance method.First，the image to be processed is binarized，then the boundary tracking function is used to find the boundary of the line near the given coordinates，and finally the least squares method is used to match the desired line，and then the line angle is obtained.The experimental results show that the proposed method can effectively detect the intersecting lines in the image and calculate the angle value，and the method is simple and accurate.

【Key words】Intersecting straight line; Angle calculation; Maximum between-cluster variance

0 引言

直線相交角度作為圖像穩定的稀疏特征，它包含圖像中的重要結構信息，在計算機視覺和圖像處理中起著關鍵和不可替代的作用。圖像直線與直線夾角檢測理論和方法一直是計算機視覺和圖像處理領域經久不衰的研究熱點。對于直線的檢測，先后提出很多不同的算法，經典直線檢測算法的例如Canny、LoG、Sobel等邊緣檢測算子[1-2]。本文針對相交直線的角度計算方法進行研究，基于最大類間方差法計算圖像中相交直線的角度，大致思路是先從局部圖像中提取直線，通過二維向量求得角度大小。

1 方法實現

最大類間方差法閾值分割法的理論基礎是基于二元統計分析得到的，其中心思想是選取的最佳閾值應當盡可能地使圖像分割產生的區域類內方差最小，類間方差最大[3]，具有性能穩定、分割效果好的優勢[4]。本文就是對類間方差法進行研究和實現。與傳統的直方圖不同，最大類間方差法閾值分割利用直方圖統計來進行分割[5-6]，即使用混合集概率密度函數估計來代替圖像的灰度值，它默認圖像中的每個像素點在灰度上都是滿足獨立同分布的，通過分析圖像的概率密度，達到圖像的分布誤差盡可能小，實現對圖像的有效分割。

1.1 閾值分割

基于最大類間方差法閾值分割法的基本原理，通過MATLAB仿真獲得閾值和自行設定的閾值進行閾值變換，如圖1所示。對二值圖像進行邊界跟蹤，以非零像素為對象，零像素為背景，識別出二值圖像中邊界，如圖2所示。

1.2 算法流程

1.3 仿真結果

利用MATLAB對算法進行仿真，其結果如圖4、5、6所示。圖5（a）為從原圖截取的子區域，圖5（b）為彩色RGB圖像轉換的灰度圖像，圖5（c）為由Otsu算法產生的二值圖像。

2 結論

本文提出了一種通過基于最大類間方法的圖像相交直線檢測方法。利用最大類間方差法實現圖像的自動閾值匹配，將圖像二值化，再利用邊界跟蹤函數提取出邊界，最后再用最小二乘擬合出直線。該方法對于圖像具有速度快、準定高、實現簡單的特點。

【參考文獻】

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[2]李凌.基于Canny的邊緣檢測改進算法[J].通化師范學院學報，2019（6）.

[3]陳雪鑫，卜慶凱.基于改進的最大類間方差法的水果圖像識別研究[J].青島大學學報（工程技術版），2019（2）.

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[6]曲豪，張棟梁.最大類間方差耦合分水嶺分割的目標定位算法[J].電視技術，2017（11）：64-68.