CN101727669A - 一种图像细线检测的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像细线检测的方法,该方法包括,在待检测区域上设置偶数尺寸边界方法检测窗口,根据窗口内像素点的像素值与边界检测模板,计算窗口中心点即像素点顶角边界方向;设置奇数尺寸边界强度检测窗口,在窗口内计算非中心像素点相对于中心像素点的向量,计算对应每个掩蔽模板的合向量,根据合向量与对应掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数,计算中心像素点的细线边界强度;根据像素点细线边界强度和顶角边界方向检测细线。本发明还公开了一种图像细线检测的装置。本发明公开的图像细线检测方法计算简单,节省检测成本,有利于进行硬件电路的成本控制。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域,尤其涉及一种图像细线检测的方法及装置。
背景技术
现有技术中图像细线检测方法是采用图像内的局部边界信息,识别图像中的细线,即通过多个样本图像形成模板,保存上述模板,并将上述模板和与其相似的测试模板进行匹配进行细线检测。
采用上述模板匹配检测图像细线的方法,一般只用于检测灰度图像,采用模板匹配的方法成本较高,并且计算量大,不利于硬件电路的成本控制。
现有边界检测算子检测图像细线的方法,一部分边界检测算子对于细线的检测强度较低,另一部分边界检测算子虽然对细线有较高的检测强度,但同时对图像噪声的响应强度也偏高,从而不能有效地进行图像内细线的检测。
发明内容
本发明实施例提供一种图像细线检测的方法及装置,用以增强图像中细线检测的强度,减小检测的计算量,降低检测的成本。
本发明实施例提供的一种图像细线检测的方法,包括:
在待检测区域上设置偶数尺寸边界方向检测窗口,根据所述边界方向检测窗口内像素点的像素值与边界检测模板,计算所述边界方向检测窗口内中心点的边界方向,其中,所述中心点为像素点顶角;并且,
在待检测区域上设置奇数尺寸边界强度检测窗口,在所述边界强度检测窗口内计算每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,根据每个向量计算每个掩蔽模板的合向量,根据每个合向量与该掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数,计算边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度;
根据所述像素点的细线边界强度和顶角边界方向,检测所述待检测区域是否为细线区域。
本发明实施例提供的一种图像细线检测的装置,包括:
边界方向检测模块,用于在待检测区域上设置偶数尺寸边界方向检测窗口,根据所述边界方向检测窗口内像素点的像素值与边界检测模板,计算所述边界方向检测窗口内中心点边界方向,其中,所述中心点为像素点顶角;
边界强度检测模块,用于在待检测区域上设置奇数尺寸边界强度检测窗口,在所述边界强度检测窗口内计算每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,根据每个向量计算每个掩蔽模板的合向量,根据每个合向量与该掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数,计算边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度;
细线检测模块,用于根据所述像素点的细线边界强度和顶角边界方向,检测待检测区域是否为细线区域。
本发明实施例在进行图像细线检测中,根据细线区域像素点的特点,检测像素点的四个顶角的边界方向是否为两两相对或两两相背,以及像素点的边界强度是否大于设定的边界强度的阈值进行图像细线检测,因此,采用本发明实施例提供的图像细线检测的方法,可以增强图像细线检测的强度,有效地检测出细线区域,同时,本发明实施例提供的计算方法简单,节省了检测成本,有利于进行硬件电路的成本控制。
附图说明
图1为本发明实施例中图像细线检测的方法流程图;
图2为本发明实施例中像素点的四个顶角的位置示意图;
图3为本发明实施例中检测像素点顶角边界方向的方法流程图;
图4为本发明实施例中确定图像边界方向检测窗口中各像素点坐标示意图;
图5为本发明实施例中像素点顶角边界方向为两两相对和两两相背的示意图;
图6为本发明实施例中确定图像边界强度检测窗口中各像素点坐标示意图;
图7为本发明实施例中四个掩蔽模板的示意图;
图8为本发明实施例中图像细线检测的装置示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种图像细线检测的方法,包括,在待检测区域上设置偶数尺寸边界方向检测窗口,根据边界方向检测窗口内像素点的像素值与边界检测模板,计算边界方向检测窗口内中心点即像素点顶角的边界方向;在待检测区域上设置奇数尺寸边界强度检测窗口,在边界强度检测窗口内计算每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,根据每个向量计算对应每个掩蔽模板的合向量,根据每个合向量与该掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数,计算边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度;根据像素点的细线边界强度和顶角边界方向检测待检测区域是否为细线区域。
计算边界方向检测窗口内中心点即像素点顶角的边界方向,包括,计算边界方向检测窗口内像素点的像素值与边界检测模板的卷积,得到边界方向检测窗口内中心点即像素点顶角的水平方向X方向和垂直方向Y方向的边界强度分量,根据该中心点即像素点顶角的X方向和Y方向的边界强度分量计算边界方向检测窗口内中心点即像素点顶角的边界方向。
其中,偶数尺寸边界方向检测窗口可以根据检测的精度进行设定,取偶数M,设置M×M的像素窗口为边界方向检测窗口,将像素点顶角设置为边界检测窗口的中心点。
边界强度检测窗口内计算每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,包括,
确定每个像素点的坐标值,根据每个像素点的坐标值和每个像素点的像素值,计算每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,
其中,每个向量的方向为中心像素点指向对应的非中心像素点的方向,每个向量的模为对应的非中心像素点的像素值。
根据每个向量计算每个掩蔽模板的合向量包括:
计算每个掩蔽模板中非零位置对应的边界强度检测窗口内的各个非中心像素点相对中心像素点的向量的和,得到每个掩蔽模板的合向量。
根据每个合向量与该掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数S,计算边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度,包括,
根据掩蔽模板的非零位置对应的边界强度检测窗口内的非中心像素点的像素值,与中心像素点的像素值的相似程度,确定每个掩蔽模板对应的相似非中心像素点数量参数S,采用每个相似非中心像素点数量参数S调整对应该掩蔽模板的合向量,选取调整后的合向量模的最大值为边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度。
根据像素点的细线边界强度和顶角边界方向,检测待检测区域是否为细线区域,包括,
当像素点的四个顶角边界方向为两两相对或两两相背,且像素点的细线边界强度大于设定的边界强度的阈值,则该像素点为细线区域内的像素点,
当待检测区域内的每个像素点的四个顶角边界方向为两两相对或两两相背,且每个像素点的细线边界强度大于设定的边界强度的阈值,则该待检测区域为细线区域。
奇数尺寸边界强度检测窗口的设定可以根据检测的精度进行任意设定,取大于1的奇数N,设置N×N的像素窗口为边界强度检测窗口。
在图像处理过程中为了保持图像原本的锐度和颜色等信息,需要对图像进行细线检测。可以根据细线的特性,利用像素点顶角的边界方向确定像素点是否为细线区域内的像素点。
如图1所示,为本发明实施例中提供的一种图像细线检测的方法流程图,具体包括以下几个步骤:
步骤101、在图像的待检测区域内,检测区域内像素点四个顶角的边界方向;
图2所示为像素点的四个顶角的位置示意图,检测像素点四个顶角的边界方向指分别以像素点的四个顶角21、22、23和24为检测窗口的中心点,检测该像素点顶角的边界方向。
在本发明实施例中,进行像素点顶角的边界方向检测,首先确定偶数像素尺寸的边界方向检测窗口,将上述窗口中心点定位在像素点顶角上,通过将窗口内各个像素点的像素值分别与边界检测模板A、B进行卷积,得到上述窗口内中心点的水平X方向和垂直Y方向的边界强度分量和该中心点的边界方向,移动窗口的位置完成图像上待检测区域内所有像素点顶角的边界方向检测。
在本发明实施例中,如图3所示,检测像素点四个顶角的边界方向的方法具体包括以下步骤:
步骤301、确定边界方向检测窗口;
为了实现对像素点顶角的边界方向检测,需要将像素点顶角确定为检测窗口的中心点,因此在本发明实施例中将边界方向检测窗口确定为M×M,并且M为偶数。如图4所示,本实施例中选取尺寸为2×2的像素窗口,其窗口中心点为像素点顶角40。
步骤302、通过像素点的像素值与边界检测模板的卷积,确定边界方向检测窗口内中心点即像素点顶角的边界方向;
本实施例中选取的边界检测模板为2×2模板,其中:
X方向边界检测模板为:
Y方向边界检测模板为:
如图4所示,本实施例中,通过对像素点41、42、43和44边界方向检测窗口区域,依据上述方法进行像素点顶角边界方向检测后,得到边界方向检测窗口内中心点,即像素点41的右下顶角40的边界方向α,边界方向α也分别为像素点42的左下顶角、43的右上顶角和44的左上顶角的边界方向。
所述的边界检测模板并不仅仅局限于上述列举的边界检测模板,利用其它边界检测原理进行改进后的,偶数尺寸的边界检测模板,同样可以实现对像素点顶角的边界方向的检测,因此,只要满足本发明精神采用偶数尺寸的边界检测模板,检测像素点顶角的边界方向的方法都应该在本发明的保护范围之内。
步骤304、移动边界方向检测窗口,完成图像上待检测区域内所有像素点顶角的边界方向检测。
根据图像中细线的特点,可以推出,如果通过边界方向检测得到的像素点的四个顶角的边界方向为两两相对,或者两两背的情况,则此像素点顶角的边界方向符合细线上像素点顶角的边界方向特点。如图5所示,为本发明实施例提供的像素点顶角的边界方向为水平或垂直两两相对和两两背的情况,像素点51和像素点53的顶角边界方向为两两相对,像素点52和像素点54的顶角边界方向为两两相背。本发明实施例只给出边界方向为水平或垂直两两相对和两两背的情况,对于边界方向非水平或非垂直方向,也可以按照本发明确定是否满足细线像素点的边界方向特点,同时,本发明实施例中图5只是理想情况下的水平和垂直,在实际的处理过程中,可以根据实验数据或统计数据设定判定为水平和垂直的角度范围,从而进行具体的处理。
步骤102、在图像的待检测区域内,检测区域内像素点的细线边界强度;
确定边界强度检测窗口(简称检测窗口)的大小为N×N,其中N为大于1的奇数,在检测窗口内以中心点为原点,确定检测窗口内各像素点的坐标值。如图6所示,为本发明实施例提供的在5×5的检测窗口内,确定像素点坐标值的方法,在检测窗口内以中心像素点61的中心点为坐标原点,分别以两条垂直相交于中心点的直线为坐标线,在确定了坐标线的检测窗口内确定各个像素点的坐标值,检测窗口内任意像素点的坐标值为(xi,yj),该像素点的像素值为Vij,检测窗口内中心像素点的像素值为V00,坐标值为(0,0),待检测图像中像素点的像素取值范围的最大值为Vmax,例如待检测的图像的像素值由0-255之间的数值表示,则Vmax=255,当待检测图像为二值文本图像时Vmax=1。
根据确定的每个像素点的坐标值和每个像素点的像素值,确定每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,其中,非中心像素点相对于中心像素点的向量的方向为中心像素点指向该非中心像素点的方向,向量的模为该非中心像素点的像素值;
确定了各个非中心像素点相对于中心像素点的向量后,将上述得到的各个向量分别与图7所示的四个掩蔽模板进行运算,得到四个合向量,其中每个合向量对应一个掩蔽模板;
其中,各个向量与图7所示的掩蔽模板运算的方法包括:将掩蔽模板中非零位置对应的检测窗口内的各个非中心像素点相对于中心像素点的向量进行和运算,得到对应该掩蔽模板的合向量,并且在进行向量的和运算过程中,向量的和运算满足矢量和的运算规则。
使用对应模板的相似非中心像素点数量参数S缩放合向量的模,具体过程包括:计算图7所示的四个掩蔽模板检测窗口所对应的相似非中心像素点数量参数S,将上述计算的四个合向量分别除以其对应掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数S,选取运算后四个向量中的向量模的最大值作为该中心像素点的细线边界强度。
其中,在本发明实施例中检测窗口内对应四个掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数S的计算过程包括,计算掩蔽模板的非零位置对应的边界强度检测窗口内各个非中心像素点与中心点像素值相似的非中心像素点数量,将此非中心像素点数量作为检测窗口内对应掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数S,近似程度越高,相似非中心像素点数量参数S越大。本实施例中可以采用此公式计算相似非中心像素点数量参数S,并且,掩蔽模板的设置不仅仅局限于本发明实施例,也可以选择其它形式的掩蔽模板。只要满足本发明实施例采用掩蔽模板计算像素点的细线边界强度的方法都应该在本发明的保护范围内。同时,相似非中心像素点数量参数S的计算也不局限于本发明实施例提供的公式,根据中心像素点的像素值与非中心像素点的像素值相似程度,计算相似非中心像素点数量参数S,从而将合向量的模,调整到检测窗口内像素点的像素值的阈值范围内的相似非中心像素点数量参数S的计算方法,都应该在本发明的保护范围内。
移动边界强度检测窗口的位置,完成图像上待检测区域内其它像素点的细线边界强度的检测。
步骤103、在待检测区域内,根据区域内像素点顶角的边界方向和像素点的细线边界强度检测细线;
由于细线区域内像素点的边界强度比较大,根据统计数据或者实验数据确定细线检测中边界强度的阈值,将此阈值作为判断像素点边界强度的依据。
因此,可以根据细线区域内的各个像素点细线边界强度和顶角的边界方向,判断此区域是否为细线区域,其中,根据像素点的边界强度判断的方法包括:判断根据步骤102计算的细线边界强度的值是否大于设定的边界强度的阈值,根据像素点顶角的边界方向判断的方法包括:判断根据步骤101得到的像素点顶角边界方向是否为两两相对或两两相背。
如果上述两个方法的判断结果都为是,即像素点的细线边界强度大于设定的边界强度的阈值,并且像素点顶角边界方向为两两相对或两两相背,则此像素点为细线区域内的像素点,若区域内的所有像素点都满足上述条件,则此区域为细线区域。
以上是本发明提供的较佳实施例,只要确定了像素点的细线边界强度和像素点顶角的边界方向就可以进行细线检测,因此不限于本发明实施例提供的步骤,即像素点的细线边界强度和像素点顶角的边界方向检测的步骤可以互换。
采用本发明实施例提供的图像细线检测的方法具有良好的检测效果,提高了图像的锐度和颜色信息等。并且采用本发明实施例提供的采用掩蔽模板对图像细线检测的方法,可以提高细线区域中像素点的边界强度,增强细线检测的效果。同时采用本发明实施例提供的细线检测方法运算量小,成本低有利于硬件电路的成本控制。
本发明实施例提供了一种图像细线检测的装置,如图8所示,包括,边界方向检测模块800、边界强度检测模块810和细线检测模块820。其中,边界方向检测模块800,用于在待检测区域上设置偶数尺寸边界方向检测窗口,根据所述边界方向检测窗口内像素点的像素值与边界检测模板,计算所述边界方向检测窗口内中心点即像素点顶角的边界方向;边界强度检测模块810,用于在待检测区域上设置奇数尺寸边界强度检测窗口,在所述边界强度检测窗口内计算每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,根据每个向量计算每个掩蔽模板的合向量,根据每个合向量与该掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数S,计算边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度;细线检测模块820,用于根据所述像素点的细线边界强度和顶角边界方向,检测所述待检测区域是否为细线区域。
边界方向检测模块800包括,第一计算单元801和第一检测单元802。其中,第一计算单元801,用于计算所述边界方向检测窗口内像素点的像素值与所述边界检测模板的卷积,得到所述边界方向检测窗口内中心点即像素点顶角的水平方向和垂直方向的边界强度分量;第一检测单元802,用于根据该中心点即像素点顶角的水平方向和垂直方向的边界强度分量,计算所述边界方向检测窗口内所述中心点即像素点顶角的边界方向。
边界强度检测模块810包括,第二计算单元811,用于确定每个像素点的坐标值,根据所述每个像素点的坐标值和所述每个像素点的像素值,计算所述每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,
其中,每个向量的方向为所述中心像素点指向对应的非中心像素点的方向,所述每个向量的模为所述对应的非中心像素点的像素值。
第二计算单元811,还用于计算每个掩蔽模板中非零位置对应的边界强度检测窗口内的各个非中心像素点相对中心像素点的向量的和,得到每个掩蔽模板的合向量。
边界强度检测模块810还包括,第二检测单元812,用于根据掩蔽模板的非零位置对应的边界强度检测窗口内的,非中心像素点的像素值与中心像素像素值的相似程度,确定每个掩蔽模板对应的相似非中心像素点数量参数S,采用每个相似非中心像素点数量参数S调整对应该掩蔽模板的合向量,选取调整后的所述合向量模的最大值,为所述边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度。
细线检测模块820包括,第一判断单元821、第二判断单元822和检测单元823。其中,第一判断单元821,用于判断所述像素点顶角边界方向是否为两两相对或两两相背;第二判断单元822,用于判断所述像素点的细线边界强度是否大于设定的边界强度的阈值;检测单元823,用于根据判断结果检测所述待检测区域是否为细线区域。
本发明实施例在进行图像细线检测中,根据细线区域像素点的特点,检测像素点顶角的边界方向是否为两两相对或两两相背,以及像素点的边界强度是否大于设定的阈值进行检测,因此,采用本发明实施例提供的图像细线检测的方法,可以增强图像细线检测的强度,有效地检测出细线区域,同时,本发明实施例提供的计算方法简单,节省了检测成本,有利于进行硬件电路的成本控制。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (15)
1.一种图像细线检测的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
在待检测区域上设置偶数尺寸边界方向检测窗口,根据所述边界方向检测窗口内像素点的像素值与边界检测模板,计算所述边界方向检测窗口内中心点的边界方向,其中,所述中心点为像素点顶角;并且,
在待检测区域上设置奇数尺寸边界强度检测窗口,在所述边界强度检测窗口内计算每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,根据每个向量计算每个掩蔽模板的合向量,根据每个合向量与该掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数,计算边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度;
根据所述像素点的细线边界强度和顶角边界方向,检测所述待检测区域是否为细线区域。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,计算所述边界方向检测窗口内中心点的边界方向,包括:
计算所述边界方向检测窗口内像素点的像素值与所述边界检测模板的卷积,得到所述边界方向检测窗口内中心点的水平方向和垂直方向的边界强度分量,根据该中心点的水平方向和垂直方向的边界强度分量计算所述边界方向检测窗口内中心点的边界方向。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述偶数尺寸边界方向检测窗口的设置包括:
取偶数M,设置M×M的像素窗口为边界方向检测窗口。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述边界强度检测窗口内计算每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,包括:
确定每个像素点的坐标值,根据所述每个像素点的坐标值和所述每个像素点的像素值,计算所述每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,
其中,每个向量的方向为所述中心像素点指向对应的非中心像素点的方向,所述每个向量的模为所述对应的非中心像素点的像素值。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据每个向量计算每个掩蔽模板的合向量包括:
计算每个掩蔽模板中非零位置对应的边界强度检测窗口内的各个非中心像素点相对中心像素点的向量的和,得到每个掩蔽模板的合向量。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据每个合向量与该掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数,计算边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度,包括:
根据掩蔽模板的非零位置对应的边界强度检测窗口内的非中心像素点的像素值与中心像素点的像素值的相似程度,确定每个掩蔽模板对应的相似非中心像素点数量参数;
采用每个相似非中心像素点数量参数调整对应该掩蔽模板的合向量,选取调整后的所述合向量模的最大值为所述边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述像素点的细线边界强度和顶角边界方向,检测所述待检测区域是否为细线区域,包括:
当所述像素点的四个顶角边界方向为两两相对或两两相背,且所述像素点的细线边界强度大于设定的边界强度的阈值,则所述像素点为细线区域内的像素点。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
当待检测区域内每个像素点的四个顶角边界方向为两两相对或两两相背,且每个像素点的细线边界强度大于设定的边界强度的阈值,则所述待检测区域为细线区域。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述奇数尺寸边界强度检测窗口的设置包括:
取大于1的奇数N,设置N×N的像素窗口为边界强度检测窗口。
10.一种图像细线检测的装置,其特征在于,该装置包括:
边界方向检测模块,用于在待检测区域上设置偶数尺寸边界方向检测窗口,根据所述边界方向检测窗口内像素点的像素值与边界检测模板,计算所述边界方向检测窗口内中心点的边界方向,其中,所述中心点为像素点顶角;
边界强度检测模块,用于在待检测区域上设置奇数尺寸边界强度检测窗口,在所述边界强度检测窗口内计算每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,根据每个向量计算每个掩蔽模板的合向量,根据每个合向量与该掩蔽模板的相似非中心像素点数量参数,计算边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度;
细线检测模块,用于根据所述像素点的细线边界强度和顶角边界方向,检测所述待检测区域是否为细线区域。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述边界方向检测模块包括:
第一计算单元,用于计算所述边界方向检测窗口内像素点的像素值与所述边界检测模板的卷积,得到所述边界方向检测窗口内中心点的水平方向和垂直方向的边界强度分量;
第一检测单元,用于根据所述中心点的水平方向和垂直方向的边界强度分量,计算所述边界方向检测窗口内所述中心点的边界方向。
12.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述边界强度检测模块包括:
第二计算单元,用于确定每个像素点的坐标值,根据所述每个像素点的坐标值和所述每个像素点的像素值,计算所述每个非中心像素点相对于中心像素点的向量,
其中,每个向量的方向为所述中心像素点指向对应的非中心像素点的方向,所述每个向量的模为所述对应的非中心像素点的像素值。
13.如权利要求12所述的装置,其特征在于,所述第二计算单元还用于:
计算每个掩蔽模板中非零位置对应的边界强度检测窗口内的各个非中心像素点相对中心像素点的向量的和,得到每个掩蔽模板的合向量。
14.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述边界强度检测模块还包括:
第二检测单元,用于根据掩蔽模板的非零位置对应的边界强度检测窗口内的非中心像素点的像素值,与中心像素点的像素值的相似程度,确定每个掩蔽模板对应的相似非中心像素点数量参数,采用每个所述相似非中心像素点数量参数调整对应该掩蔽模板的合向量,选取调整后的所述合向量模的最大值为所述边界强度检测窗口内中心像素点的细线边界强度。
15.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述细线检测模块包括:
第一判断单元,用于判断所述像素点顶角边界方向是否为两两相对或两两相背;
第二判断单元,用于判断所述像素点的细线边界强度是否大于设定的边界强度的阈值;
检测单元,用于根据判断结果检测待检测区域是否为细线区域。
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