CN104835184A - 图像中四边形区域的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像中四边形区域的提取方法，首先将待检测的真彩色图像分别输入图像的HSI三通道，在每个通道内对该图像进行线分割，对线分割后的所有直线线段执行延长起点和终点至整个图像的边缘，并剔除延长后的直线中与原始线分割结果图重叠像素过少的直线，对剩下所有直线之间的交点进行检测，若任意四个交点只与四条直线相关联，则将这四个交点作为一个四边形的顶点数据组存入四边形集；依次检测每个四边形是否满足预设条件，记第一个满足预设条件的四边形区域为目标四边形区域，在图像中提取出目标四边形区域后，能在之后的操作中，去除目标四边形区域以外的干扰区域，仅对目标四边形区域内信息进行加工和提取。

Description

图像中四边形区域的提取方法
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及图像中四边形区域的提取方法。
背景技术
随着摄像、拍照技术的发展，开始越来越多的出现对所拍摄图片的信息进行加工和提取的需求，例如对名片拍摄图片进行加工、对书籍、海报插图拍摄图片进行处理等。这些拍摄图片上需要提取的信息大部分都位于矩形区域内，因此对这类图片进行信息提取操作都需要做四边形区域提取操作，四边形区域提取操作是指对拍摄的图像进行检测，提取其中的目标四边形区域，从而在之后的操作中，去除目标四边形区域以外的干扰区域，仅对目标四边形区域内信息进行加工和提取。
发明内容
本发明的目的是提供一种图像中四边形区域的提取方法，可准确快速的在拍摄图像中提取出目标四边形区域。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种图像中四边形区域的提取方法，包括：
将待检测的真彩色图像分别输入图像的HSI三通道，在每个通道内对该图像进行线分割，得到三个通道内线分割后的每一条直线线段的起点坐标和终点坐标；
根据上述线分割后的所有直线线段的起点坐标和终点坐标，以1像素或2像素线宽在与所述待检测的真彩色图像相同高和宽的三通道空图像上，画出线分割后的所有直线线段，得到原始线分割结果图；
将上述线分割后的所有直线线段分别延长起点和终点至整个图像的边缘，并剔除延长后的直线中与原始线分割结果图重叠像素过少的直线，剩下的直线组成保留线集；
对保留线集里面的所有直线之间的交点进行检测，若任意四个交点只与四条直线相关联，则将这四个交点作为一个四边形的顶点数据组存入四边形集；根据四边形集中的每一四边形的顶点数据组，以1像素线宽在与所述待检测的真彩色图像相同高和宽的三通道空图像上，画出每个四边形；
依次检测每个四边形是否满足预设条件，记第一个满足预设条件的四边形区域为目标四边形区域。
优选的，所述预设条件为:四边形的面积大于待检测的真彩色图像面积的1/16，且K1、K2、K3、K4四个值均大于0.1，且K1、K2、K3、K4四个值中有三个大于0.7；其中，Kn=On/Nn，On为四边形第n条边与原始线分割结果图的重叠像素，Nn为第n条边的总像素个数。
优选的，若没有满足所述预设条件的四边形，则对K1、K2、K3、K4四个值均大于0.1，且K1、K2、K3、K4四个值中至两个大于0.7的四边形计算闭合率，将闭合率最大的四边形区域判定为目标四边形区域。
优选的，所述依次检测每个四边形是否满足预设条件，记第一个满足预设条件的四边形轮廓为四边形目标图像的轮廓步骤，进一步包括：计算所述每个四边形与所述原始线分割结果图的重叠像素，对重叠像素进行降序排列，并对重叠像素占前m%的矩阵进行面积排序，其中1<m<100；按面积从大到小依次检测每四边形是否满足预设条件，记第一个满足预设条件的四边形区域为目标四边形区域。
优选的，所述剔除延长后的直线中与原始线分割结果图重叠像素过少的直线步骤，进一步包括:从S0至St，用迭代方式将所有延长后的直线中Ln/minlen≤St的直线剔除，直到保留线集内的直线达到设定阈值范围以下，t为从0开始的自然数，其中：Ln为第n条直线与原始线分割结果图的重叠像素，minlen为待检测的真彩色图像的长和宽中较小值，St为自适应阈值，S0的取值由HSI三通道上线分割后的直线线段总数量决定，St=S0+0.2t。
优选的，所述对保留线集里面的所有直线之间的交点进行检测步骤之前，还包括：将保留线集内起点和终点位置距离均小于一定阈值的两条直线删除，并添加一条新直线加入保留线集，新直线起点为被删除两直线起点的中点，终点为被删除两直线终点的中点。
优选的，所述待检测的真彩色图像为原始真彩色图像或原始真彩色图像的压缩图像；当待检测的真彩色图像为原始真彩色图像的压缩图像时，在所述待检测的真彩色图像中找到目标四边形区域后，将四边形的四个点还原到原始真彩色图像相应位置。
本发明将待检测的真彩色图像在HIS三通道进行线分割，并对线分割后的结果进行一系列处理，能自动且准确的实现在拍摄图像中提取出目标四边形区域，从而可在后续图像信息加工处理过程中，去除目标四边形区域以外的干扰区域，仅对目标四边形区域内信息进行加工和提取。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明实施例图像中四边形区域的提取方法流程示意图；
图2为图1中，剔除延长后的直线中与原始线分割结果图重叠像素过少直线步骤的一种流程示意图；
图3为待检测的真彩色图像示意图；
图4为将图3图像分别输入图像的HSI三通道后得到的线分割结果示意图；
图5为将图4分割后的所有直线线段分别延长起点和终点至整个图像边缘的示意图；
其中，图4和图5外框虚线边缘表示整个图像的边缘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明用到了图像的HIS三通道，HSI模型是美国色彩学家孟塞尔(H.A.Munseu)于1915年提出的，它反映了人的视觉系统感知彩色的方式，以色调、饱和度和强度三种基本特征量来感知颜色，H指色调Hue，S指饱和度Saturation，I指强度Intensity。
参见图1，为本发明实施例图像中四边形区域的提取方法流程示意图，所述图像中四边形区域的提取方法，包括如下步骤：
S101：将待检测的真彩色图像分别输入图像的HSI三通道，在每个通道内对该图像进行线分割，得到三个通道内线分割后的每一条直线线段的起点坐标和终点坐标；本步骤将真彩色图像分别输入图像的HSI三通道，在每个通道内对该图像进行线分割后会得到由若干直线线段组成的图像，如图3、图4，图3为待检测的真彩色图像示意图（图3应该是彩色图像，由于附图说明只能用黑白图像，故以黑白图像示意）。图4为将图3图像分别输入图像的HSI三通道后得到的线分割结果示意图。图像线分割方法可参考如下论文：RafaelGrompone von Gioi,JeremieJakubowicz,Jean-Michel Morel,Gregory Randall，LSD:a Line Segment Detector，ISSN2012IPOL&the authorsCC-BY-NC-SA On Line on2012-3-24.论文在线网址如下：http://www.ipol.im/pub/art/2012/gjmr-lsd/article.pdf。
S102：根据上述线分割后的所有直线线段的起点坐标和终点坐标，以1像素或2像素线宽在与所述待检测的真彩色图像相同高和宽的三通道空图像上，画出线分割后的所有直线线段，得到原始线分割结果图，如图4；
S103：将上述线分割后的所有直线线段分别延长起点和终点至整个图像的边缘，如图5；
S104：剔除延长后的直线中与原始线分割结果图重叠像素过少的直线，剩下的直线组成保留线集；本步骤剔除叠像素过少的直线，可以直接设置一个阈值，重叠像素少于阈值的直接剔除，也可以按照类似图2方式设置一个预定条件来剔除，如图2采用迭代方式剔除。
参见图2，从S0至St，用迭代方式将所有延长后的直线中Ln/minlen≤St的直线剔除，直到保留线集内的直线达到设定阈值范围以下（图2设置的预置为160），t为从0开始的自然数，其中：Ln为第n条直线与原始线分割结果图的重叠像素，minlen为待检测的真彩色图像的长和宽中较小值，St为自适应阈值，S0的取值由HSI三通道上线分割后的直线线段总数量决定，St=S0+0.2t，例如S0取值可以为[0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3]，HSI三通道上线分割后的直线线段总数量除以100结果取整来决定S0值，例如：当HSI三通道上线分割后的直线线段总数量为50，则50/100取整为0，此时S0取值为0.05；当HSI三通道上线分割后的直线线段总数量为100，则100/100取整为1，此时S0取值为0.1；以此类推。
S105：对保留线集里面的所有直线之间的交点进行检测，若任意四个交点只与四条直线相关联，则将这四个交点作为一个四边形的顶点数据组存入四边形集；根据四边形集中的每一四边形的顶点数据组，以1像素线宽在与所述待检测的真彩色图像相同高和宽的三通道空图像上，画出每个四边形；
如果仅按照步骤S104的方法剔除与原始线分割结果图重叠像素过少的直线，剩下的保留线集内直线数量可能还是过大，优选，在步骤S105之前将相邻线合并，以减少计算量，即将S104步骤后的保留线集内起点和终点位置距离均小于一定阈值的两条直线删除，并添加一条新直线加入保留线集，新直线起点为被删除两直线起点的中点，终点为被删除两直线终点的中点。
S106：依次检测每个四边形是否满足预设条件，记第一个满足预设条件的四边形区域为目标四边形区域，优选的，所述预设条件为:四边形的面积大于待检测的真彩色图像面积的1/16，且K1、K2、K3、K4四个值均大于0.1，且K1、K2、K3、K4四个值中有三个大于0.7；其中，Kn=On/Nn，On为四边形第n条边与原始线分割结果图的重叠像素，Nn为第n条边的总像素个数。
若没有满足上述预设条件的四边形，则对K1、K2、K3、K4四个值均大于0.1，且K1、K2、K3、K4四个值中至两个大于0.7的四边形计算闭合率，将闭合率最大的四边形区域判定为目标四边形区域。
由于步骤S106中，若随机依次检测每个四边形是否满足预设条件，在四边形较多的情况下，会影响检测速度，有可能将所有的四边形检测一遍才能找到满足预设条件的那一个四边形。若在检测是否满足预设条件之前，将满足预设条件可能性较大的四边形排列在检测序列的队首，则可能只检测少部分四边形即能很快检测到目标四边形，因此，在S106前，可以先计算所述每个四边形与所述原始线分割结果图的重叠像素，对重叠像素进行降序排列，将重叠像素占前m%的矩阵抽选出来进行面积排序，其中1<m<100，m优选范围为30～40；按面积从大到小依次检测每四边形是否满足预设条件，记第一个满足预设条件的四边形区域为目标四边形区域，这样能有效提高检测速度。
在本发明实施例中，所述待检测的真彩色图像可以为原始真彩色图像（原始图像太大会影响处理速度），也可以为原始真彩色图像的压缩图像（压缩图像能提高检测处理速度）；当待检测的真彩色图像为原始真彩色图像的压缩图像时，在所述待检测的真彩色图像中找到目标四边形区域后，需将四边形的四个点还原到原始真彩色图像相应位置。
在图像识别或图像处理过程中，采用本发明实施例方法检测出图像中目标四边形区域后，可在之后的操作中，去除目标四边形区域以外的干扰区域，仅对目标四边形区域内信息进行加工和提取，例如在名片扫描图像或拍摄图像中，能提取出名片区域，去除名片区域外的干扰区域。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.图像中四边形区域的提取方法，其特征在于，包括：
将待检测的真彩色图像分别输入图像的HSI三通道，在每个通道内对该图像进行线分割，得到三个通道内线分割后的每一条直线线段的起点坐标和终点坐标；
根据上述线分割后的所有直线线段的起点坐标和终点坐标，以1像素或2像素线宽在与所述待检测的真彩色图像相同高和宽的三通道空图像上，画出线分割后的所有直线线段，得到原始线分割结果图；
将上述线分割后的所有直线线段分别延长起点和终点至整个图像的边缘，并剔除延长后的直线中与原始线分割结果图重叠像素过少的直线，剩下的直线组成保留线集；
对保留线集里面的所有直线之间的交点进行检测，若任意四个交点只与四条直线相关联，则将这四个交点作为一个四边形的顶点数据组存入四边形集；根据四边形集中的每一四边形的顶点数据组，以1像素线宽在与所述待检测的真彩色图像相同高和宽的三通道空图像上，画出每个四边形；
依次检测每个四边形是否满足预设条件，记第一个满足预设条件的四边形区域为目标四边形区域。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件为:四边形的面积大于待检测的真彩色图像面积的1/16，且K1、K2、K3、K4四个值均大于0.1，且K1、K2、K3、K4四个值中有三个大于0.7；其中，Kn=On/Nn，On为四边形第n条边与原始线分割结果图的重叠像素，Nn为第n条边的总像素个数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，若没有满足所述预设条件的四边形，则对K1、K2、K3、K4四个值均大于0.1，且K1、K2、K3、K4四个值中至两个大于0.7的四边形计算闭合率，
将闭合率最大的四边形区域判定为目标四边形区域。
4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述依次检测每个四边形是否满足预设条件，记第一个满足预设条件的四边形轮廓为四边形目标图像的轮廓步骤，进一步包括：
计算所述每个四边形与所述原始线分割结果图的重叠像素，对重叠像素进行降序排列，并对重叠像素占前m%的矩阵进行面积排序，其中1<m<100；
按面积从大到小依次检测每四边形是否满足预设条件，记第一个满足预设条件的四边形区域为目标四边形区域。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述剔除延长后的直线中与原始线分割结果图重叠像素过少的直线步骤，进一步包括:
从S0至St，用迭代方式将所有延长后的直线中Ln/minlen≤St的直线剔除，直到保留线集内的直线达到设定阈值范围以下，t为从0开始的自然数，其中：Ln为第n条直线与原始线分割结果图的重叠像素，minlen为待检测的真彩色图像的长和宽中较小值，St为自适应阈值，S0的取值由HSI三通道上线分割后的直线线段总数量决定，St=S0+0.2t。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述对保留线集里面的所有直线之间的交点进行检测步骤之前，还包括：
将保留线集内起点和终点位置距离均小于一定阈值的两条直线删除，并添加一条新直线加入保留线集，新直线起点为被删除两直线起点的中点，终点为被删除两直线终点的中点。
7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述待检测的真彩色图像为原始真彩色图像或原始真彩色图像的压缩图像；
当待检测的真彩色图像为原始真彩色图像的压缩图像时，在所述待检测的真彩色图像中找到目标四边形区域后，将四边形的四个点还原到原始真彩色图像相应位置。
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