RU2651176C1 - Signal processing method for detection and determination of straight line thickness in image - Google Patents
Signal processing method for detection and determination of straight line thickness in image Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651176C1 RU2651176C1 RU2016145198A RU2016145198A RU2651176C1 RU 2651176 C1 RU2651176 C1 RU 2651176C1 RU 2016145198 A RU2016145198 A RU 2016145198A RU 2016145198 A RU2016145198 A RU 2016145198A RU 2651176 C1 RU2651176 C1 RU 2651176C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- image
- coordinate
- offset
- displacement
- straight line
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformation in the plane of the image
- G06T3/40—Scaling the whole image or part thereof
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/60—Analysis of geometric attributes
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/90—Determination of colour characteristics
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
- G06V10/32—Normalisation of the pattern dimensions
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/40—Extraction of image or video features
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Geometry (AREA)
- Algebra (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цифровой обработки изображений и может быть использовано в охранных системах, системах мониторинга, оптоэлектронных системах сопровождения объектов, контрольно-измерительных системах, медицине, логистике и др.The invention relates to the field of digital image processing and can be used in security systems, monitoring systems, optoelectronic systems for tracking objects, instrumentation systems, medicine, logistics, etc.
Известен способ применения модифицированного преобразования Хафа для обнаружения штриховых кодов и текстовых областей, описанный в [Визильтер Ю.В., Желтов С.Ю., Бондаренко А.В. и др. Методы анализа свидетельств // Обработка и анализ изображений в задачах машинного зрения. Курс лекций и практических занятий.- М.: Физматкнига, 2010. С. 341-343. ISBN 978-5-89155-201-2], в котором для повышения точности и надежности обнаружения полос выполняется оценка градиентного поля исходного изображения. Все точки, имеющие модуль градиента выше порогового значения, участвуют в голосовании, по результатам которого в каждой ячейке аккумулятора хранится количество лежащих на соответствующей прямой точек, со значительным уровнем градиента и направлением градиента, отличающимся от перпендикулярного этой прямой не более чем на заданное пороговое значение. Далее над аккумулятором выполняются специфические для задач поиска кодосодержащих полос операции.There is a method of applying the modified Hough transform to detect barcodes and text areas, described in [Visilter Yu.V., Zheltov S.Yu., Bondarenko A.V. et al. Methods of analysis of evidence // Image processing and analysis in machine vision problems. The course of lectures and practical classes.- M.: Fizmatkniga, 2010.S. 341-343. ISBN 978-5-89155-201-2], in which the gradient field of the original image is estimated to increase the accuracy and reliability of strip detection. All points that have a gradient modulus above the threshold value participate in the vote, according to the results of which the number of points lying on the corresponding straight line is stored in each battery cell, with a significant gradient level and the direction of the gradient that differs from the line perpendicular to no more than a predetermined threshold value. Then, operations specific to the search for code-containing bands are performed on the battery.
К недостаткам данного способа можно отнести крайнюю ограниченность областей использования алгоритма, и неприменимость в нем быстрого преобразования Фурье (БПФ) для ускорения вычислений. Следует отметить тот факт, что узкий диапазон значений углов голосования накладывает дополнительные ограничения на область применимости подхода.The disadvantages of this method include the extreme limitations of the areas of use of the algorithm, and the inapplicability of the fast Fourier transform (FFT) in it to speed up the calculations. It should be noted that a narrow range of voting angles imposes additional restrictions on the applicability of the approach.
Наиболее близким к заявляемому способу является подход, основанный на преобразовании Радона. Преобразование Хафа во многом схоже с преобразованием Радона, но, в отличие от тотального преобразования Радона, позволяет выполнять преобразование произвольной части изображения. В то же время преобразование Радона использует БПФ, что дает значительный прирост производительности в сравнении с преобразованием Хафа всего изображения.Closest to the claimed method is an approach based on the Radon transform. The Hough transform is in many ways similar to the Radon transform, but, unlike the total Radon transform, it allows you to transform any part of the image. At the same time, the Radon transform uses FFT, which gives a significant performance boost in comparison with the Hough transform of the entire image.
В качестве прототипа используется [Пат. РФ №2522924 опубликован 20.07.2014], в котором предложен способ обработки изображений, основанный на преобразовании Радона с целью выделять прямолинейные границы на изображении в условиях значительных шумовых искажений. Несмотря на эффективность данного подхода, он рассчитан на обнаружение прямолинейных границ и для обнаружения прямых линий не применим без модификации.As a prototype is used [Pat. RF No. 2522924 published July 20, 2014], which proposes an image processing method based on the Radon transform with the aim of highlighting rectilinear borders on the image under conditions of significant noise distortion. Despite the effectiveness of this approach, it is designed to detect rectilinear boundaries and is not applicable without modification to detect straight lines.
Недостатком прототипа является возведение проекции градиента в квадрат, что приводит к частичной потере информации, важной при обнаружении прямых линий. Таким образом, знак проекции вектора градиента исключался из рассмотрения при поиске прямолинейных границ.The disadvantage of the prototype is the erection of the projection of the gradient into a square, which leads to a partial loss of information, important when detecting straight lines. Thus, the sign of the projection of the gradient vector was excluded from consideration when searching for rectilinear boundaries.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в создании вычислительно эффективного способа обнаружения прямых линий на изображении посредством обработки, использующей преобразование Радона.The technical result to which the claimed invention is directed is to create a computationally effective method for detecting straight lines in an image by processing using the Radon transform.
Технический результат достигается тем, что заявляемый способ обработки сигналов для обнаружения прямых линий на дискретном изображении выполняется с учетом направления вектора перепада уровня яркости изображения.The technical result is achieved by the fact that the inventive method of processing signals for detecting straight lines in a discrete image is performed taking into account the direction of the vector of the difference in the brightness level of the image.
Предлагаемый способ состоит из шести этапов.The proposed method consists of six stages.
1) Вычисление поля градиентов. Для каждого пикселя исходного изображения L вычисляется значение вектора градиента .1) Calculation of the gradient field. For each pixel of the original image L, the value of the gradient vector is calculated .
2) Вычисление двух обычных преобразований Радона от изображений, полученных на основе градиентного поля по выражениям:2) Calculation of two ordinary Radon transforms from images obtained on the basis of the gradient field from the expressions:
rx=R[gx],r x = R [g x ],
ry=R[gy],r y = R [g y ],
где - оператор преобразования Радона;Where - Radon transform operator;
rx и ry - результаты преобразований Радона от gx и gy соответственно (имеют размеры Nρ×Nθ).r x and r y are the results of the Radon transforms of g x and g y, respectively (they have dimensions N ρ × N θ ).
rx и ry представляют собой дискретные изображения с координатами пикселей (s,α), где , . Каждой точке (s,α) соответствует прямая с параметрами (ρ(s), θ(α)), где ρ(s) - расстояние от начала координат до ближайшей к нему точки на прямой, θ(α) - угол поворота нормали к прямой относительно абсциссы (оси x) против часовой стрелки.r x and r y are discrete images with pixel coordinates (s, α), where , . Each point (s, α) corresponds to a straight line with parameters (ρ (s), θ (α)), where ρ (s) is the distance from the origin to the nearest point on the line, θ (α) is the angle of rotation of the normal to straight relative to the abscissa (x axis) counterclockwise.
3) Вычисление вектора весов wx и wy для всех значений , которые были использованы в преобразованиях rx и ry:3) Calculation of the weight vector w x and w y for all values that were used in the transforms r x and r y :
; ;
. .
4) Вычисление промежуточной двумерной функции r'(s,α) путем взвешенного суммирования трех обычных преобразований Радона по выражению:4) Calculation of the intermediate two-dimensional function r '(s, α) by weighted summation of three ordinary Radon transforms by the expression:
r'(s,α)=rx(s,α)⋅wx(α)+ry(s,α)⋅wy(α), , .r '(s, α) = r x (s, α) ⋅w x (α) + r y (s, α) ⋅w y (α), , .
5) Вычисление двумерной функции r''(s,α) в каждой его точке путем суммирования яркостей пикселей r'(s,α) вдоль оси s от какого-либо из краев изображения, выбранного заранее, до пикселя, соответствующего текущему пикселю на r''(s,α):5) The calculation of the two-dimensional function r '' (s, α) at each point by summing the brightness of the pixels r '(s, α) along the s axis from any of the edges of the image selected in advance to the pixel corresponding to the current pixel on r '' (s, α):
6) Рассмотрение двумерной функции r''(s,α) как растрового изображения с последующим применением к нему размытия, учитывающего периодичность функции r''(s,α). Для этого размываемое изображение r''(s,α) предварительно расширяется в каждую сторону на половину размера фильтра размытия, при этом недостающие элементы, выходящие за исходные границы изображения r''(s,α) по оси α, восстанавливаются согласно следующему выражению:6) Consideration of the two-dimensional function r '' (s, α) as a raster image with the subsequent application of blur to it, taking into account the periodicity of the function r '' (s, α). To do this, the blurred image r '' (s, α) is pre-expanded on each side by half the size of the blur filter, while the missing elements that go beyond the original boundaries of the image r '' (s, α) along the α axis are restored according to the following expression:
r''(s,α±l80°)=r''(-s,α).r '' (s, α ± l80 °) = r '' (- s, α).
Остальные элементы заполняются нулями. Полученное расширенное изображение подвергается размытию с последующей обрезкой до исходных размеров.The remaining elements are filled with zeros. The resulting expanded image is blurred, followed by cropping to its original size.
На результирующем изображении производится поиск локальных экстремумов, предположительно, соответствующих прямым линиям на исходном изображении [Д.Б. Волегов, В.В, Гусев, Д.В. Юрин. Обнаружение прямых линий на изображениях на основе преобразования Хартли. Быстрое преобразование Хафа // в: 16-я международная конференция по компьютерной графике и ее приложениям ГрафиКон2006. Россия, Новосибирск, Академгородок, 2006, с. 182-191.]. При этом размер по оси s области, принадлежащей экстремуму, пропорционален толщине линии в пикселях.The resulting image searches for local extrema, presumably corresponding to straight lines in the original image [DB Volegov, V.V., Gusev, D.V. Yurin. Detection of straight lines in images based on the Hartley transform. Hough's fast conversion // to: 16th international conference on computer graphics and its applications Graficon2006. Russia, Novosibirsk, Akademgorodok, 2006, p. 182-191.]. In this case, the size along the s axis of the region belonging to the extremum is proportional to the thickness of the line in pixels.
Предлагаемый способ обработки сигналов для обнаружения прямолинейных границ объектов может быть реализован на базе персональной электронной вычислительной машины (ПЭВМ) общего назначения. Использование двух преобразований Радона от независимых параметров позволяет эффективно распараллелить процесс обработки изображения, сократив время вычисления почти в два раза.The proposed signal processing method for detecting the rectilinear boundaries of objects can be implemented on the basis of a general purpose personal electronic computer (PC). Using two Radon transforms from independent parameters allows you to effectively parallelize the image processing process, reducing the calculation time by almost half.
В случаях, когда использование ПЭВМ общего назначения невозможно (например, в бортовых системах обработки изображений), предлагаемый способ обработки сигналов может быть реализован на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), либо совместного использования ПЛИС и специализированных цифровых процессоров обработки сигналов.In cases where the use of a general purpose personal computer is impossible (for example, in on-board image processing systems), the proposed signal processing method can be implemented on the basis of programmable logic integrated circuits (FPGA), or the joint use of FPGAs and specialized digital signal processing processors.
При использовании предлагаемого способа в системах обработки видеоизображений реального времени рекомендуется использовать преобразование Радона, реализованное с помощью БПФ или преобразования Хартли [Д.Б. Волегов, В.В, Гусев, Д.В. Юрин. "Обнаружение прямых линий на изображениях на основе преобразования Хартли. Быстрое преобразование Хафа" // в: 16-я международная конференция по компьютерной графике и ее приложениям ГрафиКон2006. Россия, Новосибирск, Академгородок, 2006, с. 182-191.]. Это позволит снизить требования, предъявляемые к аппаратному обеспечению.When using the proposed method in real-time video processing systems, it is recommended to use the Radon transform implemented using the FFT or the Hartley transform [DB Volegov, V.V., Gusev, D.V. Yurin. "Detection of straight lines in images based on the Hartley transform. Fast Hough transform" // in: 16th International Conference on Computer Graphics and Its Applications Graficon2006. Russia, Novosibirsk, Akademgorodok, 2006, p. 182-191.]. This will reduce the requirements for hardware.
Заявляемый способ отличается невысокой вычислительной сложностью и может быть реализован на существующей и перспективной элементной базе.The inventive method is characterized by low computational complexity and can be implemented on an existing and promising element base.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145198A RU2651176C1 (en) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | Signal processing method for detection and determination of straight line thickness in image |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145198A RU2651176C1 (en) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | Signal processing method for detection and determination of straight line thickness in image |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2651176C1 true RU2651176C1 (en) | 2018-04-18 |
Family
ID=61977176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016145198A RU2651176C1 (en) | 2016-11-17 | 2016-11-17 | Signal processing method for detection and determination of straight line thickness in image |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2651176C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112166431A (en) * | 2018-05-15 | 2021-01-01 | 伍普提克斯股份有限公司 | Bar code detection method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080317373A1 (en) * | 2006-03-06 | 2008-12-25 | Koji Aoyama | Image processing apparatus, image processing method, recording medium, and program |
RU2383925C2 (en) * | 2007-10-22 | 2010-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет | Method of detecting contours of image objects and device for realising said method |
US20100080467A1 (en) * | 2006-11-08 | 2010-04-01 | Kazuyuki Sakurai | Vanishing point detecting system, vanishing point detecting method, and vanishing point detecting program |
JP2013206067A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Jvc Kenwood Corp | Straight line detection device, straight line detection method and straight line detection program |
US20140161359A1 (en) * | 2012-11-09 | 2014-06-12 | Stmicroelectronics International N.V. | Method for detecting a straight line in a digital image |
RU2522924C2 (en) * | 2012-04-20 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of processing signals for detecting straight-line boundaries of objects seen on image |
US20150177062A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processing apparatus, information processing method, and storage medium |
-
2016
- 2016-11-17 RU RU2016145198A patent/RU2651176C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080317373A1 (en) * | 2006-03-06 | 2008-12-25 | Koji Aoyama | Image processing apparatus, image processing method, recording medium, and program |
US20100080467A1 (en) * | 2006-11-08 | 2010-04-01 | Kazuyuki Sakurai | Vanishing point detecting system, vanishing point detecting method, and vanishing point detecting program |
RU2383925C2 (en) * | 2007-10-22 | 2010-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет | Method of detecting contours of image objects and device for realising said method |
JP2013206067A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Jvc Kenwood Corp | Straight line detection device, straight line detection method and straight line detection program |
RU2522924C2 (en) * | 2012-04-20 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Method of processing signals for detecting straight-line boundaries of objects seen on image |
US20140161359A1 (en) * | 2012-11-09 | 2014-06-12 | Stmicroelectronics International N.V. | Method for detecting a straight line in a digital image |
US20150177062A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processing apparatus, information processing method, and storage medium |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112166431A (en) * | 2018-05-15 | 2021-01-01 | 伍普提克斯股份有限公司 | Bar code detection method |
RU2764027C1 (en) * | 2018-05-15 | 2022-01-12 | Вуптикс С.Л. | Method for detecting barcodes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | S-CNN-based ship detection from high-resolution remote sensing images | |
Cha et al. | Extended Hough transform for linear feature detection | |
US9245200B2 (en) | Method for detecting a straight line in a digital image | |
Quin et al. | MIMOSA: An automatic change detection method for SAR time series | |
Sharma et al. | A comparative study of edge detectors in digital image processing | |
Li et al. | Road lane detection with gabor filters | |
US9651661B2 (en) | Methods and systems for local principal axis rotation angle transform | |
US20180174328A1 (en) | Turning radius-based corner detection algorithm | |
Topno et al. | An improved edge detection method based on median filter | |
Dehghani et al. | Small target detection and tracking based on the background elimination and Kalman filter | |
Wei et al. | An efficient SAR edge detector with a lower false positive rate | |
RU2651176C1 (en) | Signal processing method for detection and determination of straight line thickness in image | |
Ling et al. | Image edge detection based on beamlet transform | |
CN109993744B (en) | Infrared target detection method under offshore backlight environment | |
Xi et al. | Edge detection from remote sensing images based on Canny operator and Hough transform | |
Chae et al. | Visual tracking of objects for unmanned surface vehicle navigation | |
Dong et al. | Research on infrared dim-point target detection and tracking under sea-sky-line complex background | |
CN106897985A (en) | A kind of multi-angle SAR image fusion method based on visibility classification | |
RU2522924C2 (en) | Method of processing signals for detecting straight-line boundaries of objects seen on image | |
Wei et al. | Funnel transform for straight line detection | |
Mohammad et al. | Design study sobel edge detection | |
Quach et al. | Low-level track finding and completion using random fields | |
Krishnaveni et al. | An optimal method for wake detection in sar images using radon transformation combined with wavelet filters | |
Ma et al. | Accurate line detection by adjusting hough transform threshold adaptively | |
Kwon et al. | Ellipse detection method based on the advanced three point algorithm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200817 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201118 |