基于Canny算子和Radon变换的证件图像倾斜校正
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，
其中 δ 为相应的尺度因子。计算其 梯度矢量的幅值 和 方向为
（1）
（2）
图像的边缘点就是在 方向上使 取得局部极大值的点。
3 Radon 变换原理 Radon 变换是用来计算图像在某一 指定角度射线方向上投影的变换方法， 也就是将图像在某一方向上做线性积分。 如果将图像看成一个二维函数 f（x， y），则其投影就是在特定方向上的线性 积分，比如 f（x，y）在垂直方向上的线 性积分就是其在 x 轴上的投影；f（x，y） 在水平方向上的线积分就是其在 y 轴上 的投影。通过这些投影，在对图像进行 模式识别时可用于获取图像在指定方向 上的突出特性。Radon 变换的几何关系如 图 1 所示，它是图像 f（x，y）平行于 y 轴的线积分。 图像 f（x，y） 沿角度 θ 向 x 轴投 影得到
研究表明，双线性插值算法能处理
大多数图像旋转的问题，得到的图像质
量高，纹理较清晰，因此，本方法也采
用此算法进行证件图像的旋转。通常，
坐 标 原 点（0，0） 为 图 像 的 基 点， 但 是
实际应用中，往往是以图像中心为基点
对图像进行旋转。具体步骤如下：
（1）将图像的坐标系从原点（0，0）
平移到图像中心；
参考文献 [1] 段瑞玲，李庆祥，李玉和 . 图像边缘 检测方法研究综述 [J]. 光学技术 .2005.31 （3）:415-419. [2] 袁凤刚，刘建成 . 不同插值方法实现 数字图像旋转研究 [J]. 软件导刊 .2010.9 （4）:187-189. [3] 曹佃国，陈浩杰，李鹏 . 基于 Matlab 的双线性插值算法在图像旋转中的 应 用 [J]. 中 国 印 刷 与 包 装 研 究 .2011.2 （4）:74-78.
后图像的灰度级像素值，将图像平移回 行取模操作，实现校正前后图像的尺寸
原始坐标原点；
保持一致；
（4）通过对超出图像边界的区域进
（5）输出校正后的证件图像。
4.2 实验结果分析
本实验是在
MATLAB R2007b 平 台
下完成的，实验结果如
图 2 所示。通过实验可
以看出，拍照得到的一
卡通彩色图像本身是倾
图 1 Radon 变换的几何关系示意图
（1）用高斯滤波器平滑证件图像；
（2）用一阶偏导的有限差分计算梯
度的幅值和方向；
（3）对梯度幅值进行非极大值抑制；
（4）用双阈值算法检测并连接图像
边缘。
Step4：用 Radon 变换计算图像倾斜
角度；
计 算 倾 斜 角 度 时，θ 表 示 校 正 图
像的 Radon 变换的角度，θ 取值区间为
车载子系统，主要由定位传感器、 测速传感器、智能控制器等组成，是地 铁车辆 CBTC 系统的重要组成部分。地 铁车辆 CBTC 系统在运行的过程中，其 功能与系统配置有着直接的联系，具有 计算功能、定位功能、构成闭塞功能、 车地双向通信功能、提供线路参数功能、 远程诊断功能、远程监测功能、提供线 路运行状态功能等，对地铁车辆的安全
算子进行证件图像边缘检测，然后利用 Radon 变换计算出图像的倾斜角度，最后用双线性插值算法进行图像旋转校正。
在 Matlab 平台对该方法进行了仿真实验。实验结果表明，该方法能够准确、高效地对证件图像进行校正。
关键词：证件图像；Canny；边缘检测；Radon 变换；倾斜校正
中图分类号：TP39
0° ~180°，1°的增量。具体步骤如下：
（1）对边缘检测得到的 Canny 图像
进行 radon 变换；
（2）计算各个方向的 Radon 变换数
值
；
（3）利用求导和累加，找出变换矩
阵中数值最大的
；
（4）它所对应的 θ 值就表示图像
的最大倾斜角。
Step5：利用双线性插值算法旋转得
到校正后的证件图像。
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgxjsxcpjx201415012.aspx
CBTC 系统主要由地面子系统、ATS 子系统、数据通信子系统、车载子系统 等结构组成。地面子系统，是设置在控
制中心或轨旁的处理器系统。 ATS 子系统，是通过人工设置或自
动设置进路的方式，来对运行的地铁列 车进行显示、识别、跟踪，实现对地铁 列车运行的调整功能；数据通信子系统， 主要设置在轨旁、中心、车上等位置， 该系统可以实现列车、地面、车载设备 等相互之间的数据通信，对列车的运行 数据进行实时的掌握。
斜的，先转化成灰度图
像，再用 Canny 算子检
测出了清晰边缘，通过
Radon 变换计算出它的
倾斜角度为 -24°，经
过双线性插值算法旋转
ຫໍສະໝຸດ Baidu
后，准确地对图像进行
了校正。
图 2 matlab 平台仿真实验结果
结语
提出了一种基于 Canny 算子和 Radon 变换的证件图像倾斜校正方法。通过实 验可以看出，采用该方法实现简单，执 行速度快，能准确地对倾斜彩色证件图 像进行校正，具有较好的使用价值，对 今后进一步完成证件图像识别工作起到 了辅助作用。
互联互通、系统安全性高、工程建设周 期较短、轨旁设备少、通过能力大、灵 活性强、系统兼容性高等特点，对地铁 车辆控制系统的开发和利用有着重大的 意义。
2 地铁车辆 CBTC 系统的结构以及功 能分析
地铁车辆是当今大多数城市的重 要交通之一，具有交通速度快等优势， 能够为出行的人们节省大量的时间，地 铁车辆运行控制系统对车辆运行的安全 性、可靠性有着直接的影响，CBTC 系 统是在信息化技术迅速发展下的产物， 是当今地铁车辆主要应用的安全控制系 统。
常见故障探析
李若洁 （深圳地铁集团有限公司运营总部通号中心通号车间，广东 深圳 518000 ）
摘 要：地铁车辆 CBTC 系统在地铁列车运行中应用极为广泛，但是，在实际地铁车辆 CBTC 系统运行的过程中，经常
出现系统车载信号故障，对地铁车辆的运行也造成一定的影响，因此，针对系统车载信号常见的故障要采取有效的措施，
（2）将原始图像按 Radon 变换计算
出的倾斜角度 θ，沿着 x 轴旋转角度为
90° -θ。
（3）利用双线性插值法，计算旋转
- 14 - 中国新技术新产品
高新技术
China
New
2014 ＮＯ.08（上） Technologies and Products
中国新技术新产品
地铁车辆 CBTC 系统车载信号
这样才能确保地铁车辆能够安全的运行。基于此，本文概述了地铁车辆 CBTC 系统，分析了地铁车辆 CBTC 系统的结
构以及功能，并对地铁车辆 CBTC 系统车载信号常见的故障进行研究，进而提出解决措施，以供参考。
关键词：地铁车辆；CBTC 系统；车载信号；常见故障
中图分类号： TD65
文献标识码：A
中国新技术新产品 - 15 -
基于Canny算子和Radon变换的证件图像倾斜校正
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
马歌 郑州师范学院信息科学与技术学院,河南 郑州,450044
中国新技术新产品 China New Technologies and New Products 2014(15)
，则
其中，
（3）
（4）
4 证件图像倾斜校正 4.1 算法流程 Step1：读入证件图像； Step2：把彩色证件图像转换为灰度 图像；图像边缘检测通常处理的为灰度 图像，因此如果获取的是彩色证件图像， 首先就要进行灰度处理。 Step3：利用 Canny 算子进行证件图 像边缘检测；证件图像是有明显的边界 的矩形形状的图像，所以检测出它的边 缘就可以找到最大倾斜角。具体步骤如 下：
前言 在地铁车辆控制系统发展中，CBTC 系统已趋于信息化的发展，完全脱离了 轨道电路的通信，并对地铁车辆进行准 确的定位，可以实现计算功能、定位功能、 构成闭塞功能、车地双向通信功能等。 1 地铁车辆 CBTC 系统概述 CBTC 系统又名移动闭塞列车控制系 统，是在不依赖轨道电路的情况下对列 车进行高精度定位，是一种可以联系自 动列车的控制系统，具有双向连续、大 容量的列车数据通信，可以实现对地面 以及车载的安全处理功能。 CBTC 系统与传统的轨道电路控制系 统相比较，具有安全处理器、无线通信、 列车定位技术等功能，是传统轨道电路 控制系统所不具备的，而且，移动闭塞 列车控制系统还具有调度指挥自动化、
文献标识码：A
1 引言 由于操作原因，利用扫描仪、相机 采集各种证件图像时难免会出现倾斜的 问题，这对后续进行证件图像的光学字 符 识 别（OCR）， 快 速 自 动 判 别 证 件 图 像上的各栏信息，造成了一定的困难。 因此，在对证件图像进行识别之前，为 不影响识别效果，对证件图像进行倾斜 校正预处理就显得尤为重要。 目前，国内外学者已经提出了多种 图像倾斜校正的方法。Hough 变换作为 当前应用比较广泛的倾斜校正方法，可 以直接检测出图像中的最长直线，并计 算倾斜角度，虽然它具有较好的抗噪性， 但是计算量过大，执行效率不高，很难 适应图像自动识别的实时要求。 为此，本文提出了一种基于 Canny 算子和 Radon 变换的证件图像倾斜校正 的方法。 2 Canny 算子原理 图像的边缘是图像的重要特征之一。 常 用 边 缘 检 测 算 子 包 括 Prewitt 算 子、 Sobel 算子、Roberts 算子、Canny 算子和 Laplace 算子。 John Canny 于 1986 年 提 出 的 Canny 算子，是常用的一种局部极值边缘检测 方法。相比传统的微分算子，Canny 算子 因具有抗噪性强、检测精度高、能检测 到真正的弱边缘的优点而被广泛应用。 Canny 算子的基本思想是首先使用高斯滤 波函数对图像进行平滑，再由一阶微分 的极大值确定边缘点。二阶微分的零交 叉点不仅对应着一阶导数的极大值，而 且也对应着一阶导数的极小值。 图像 f（x，y）进行高斯滤波后得到
中国新技术新产品
2014 ＮＯ.08（上） China New Technologies
and
Products
高新技术
基于 Canny 算子和 Radon 变换的
证件图像倾斜校正
马歌 （郑州师范学院信息科学与技术学院，河南 郑州 450044）
摘 要：倾斜的证件图像不利于识别，为此提出一种基于 Canny 算子和 Radon 变换的校正方法。该方法首先使用 Canny
其中 δ 为相应的尺度因子。计算其 梯度矢量的幅值 和 方向为
（1）
（2）
图像的边缘点就是在 方向上使 取得局部极大值的点。
3 Radon 变换原理 Radon 变换是用来计算图像在某一 指定角度射线方向上投影的变换方法， 也就是将图像在某一方向上做线性积分。 如果将图像看成一个二维函数 f（x， y），则其投影就是在特定方向上的线性 积分，比如 f（x，y）在垂直方向上的线 性积分就是其在 x 轴上的投影；f（x，y） 在水平方向上的线积分就是其在 y 轴上 的投影。通过这些投影，在对图像进行 模式识别时可用于获取图像在指定方向 上的突出特性。Radon 变换的几何关系如 图 1 所示，它是图像 f（x，y）平行于 y 轴的线积分。 图像 f（x，y） 沿角度 θ 向 x 轴投 影得到
研究表明，双线性插值算法能处理
大多数图像旋转的问题，得到的图像质
量高，纹理较清晰，因此，本方法也采
用此算法进行证件图像的旋转。通常，
坐 标 原 点（0，0） 为 图 像 的 基 点， 但 是
实际应用中，往往是以图像中心为基点
对图像进行旋转。具体步骤如下：
（1）将图像的坐标系从原点（0，0）
平移到图像中心；
参考文献 [1] 段瑞玲，李庆祥，李玉和 . 图像边缘 检测方法研究综述 [J]. 光学技术 .2005.31 （3）:415-419. [2] 袁凤刚，刘建成 . 不同插值方法实现 数字图像旋转研究 [J]. 软件导刊 .2010.9 （4）:187-189. [3] 曹佃国，陈浩杰，李鹏 . 基于 Matlab 的双线性插值算法在图像旋转中的 应 用 [J]. 中 国 印 刷 与 包 装 研 究 .2011.2 （4）:74-78.
后图像的灰度级像素值，将图像平移回 行取模操作，实现校正前后图像的尺寸
原始坐标原点；
保持一致；
（4）通过对超出图像边界的区域进
（5）输出校正后的证件图像。
4.2 实验结果分析
本实验是在
MATLAB R2007b 平 台
下完成的，实验结果如
图 2 所示。通过实验可
以看出，拍照得到的一
卡通彩色图像本身是倾
图 1 Radon 变换的几何关系示意图
（1）用高斯滤波器平滑证件图像；
（2）用一阶偏导的有限差分计算梯
度的幅值和方向；
（3）对梯度幅值进行非极大值抑制；
（4）用双阈值算法检测并连接图像
边缘。
Step4：用 Radon 变换计算图像倾斜
角度；
计 算 倾 斜 角 度 时，θ 表 示 校 正 图
像的 Radon 变换的角度，θ 取值区间为
车载子系统，主要由定位传感器、 测速传感器、智能控制器等组成，是地 铁车辆 CBTC 系统的重要组成部分。地 铁车辆 CBTC 系统在运行的过程中，其 功能与系统配置有着直接的联系，具有 计算功能、定位功能、构成闭塞功能、 车地双向通信功能、提供线路参数功能、 远程诊断功能、远程监测功能、提供线 路运行状态功能等，对地铁车辆的安全
算子进行证件图像边缘检测，然后利用 Radon 变换计算出图像的倾斜角度，最后用双线性插值算法进行图像旋转校正。
在 Matlab 平台对该方法进行了仿真实验。实验结果表明，该方法能够准确、高效地对证件图像进行校正。
关键词：证件图像；Canny；边缘检测；Radon 变换；倾斜校正
中图分类号：TP39
0° ~180°，1°的增量。具体步骤如下：
（1）对边缘检测得到的 Canny 图像
进行 radon 变换；
（2）计算各个方向的 Radon 变换数
值
；
（3）利用求导和累加，找出变换矩
阵中数值最大的
；
（4）它所对应的 θ 值就表示图像
的最大倾斜角。
Step5：利用双线性插值算法旋转得
到校正后的证件图像。
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgxjsxcpjx201415012.aspx
CBTC 系统主要由地面子系统、ATS 子系统、数据通信子系统、车载子系统 等结构组成。地面子系统，是设置在控
制中心或轨旁的处理器系统。 ATS 子系统，是通过人工设置或自
动设置进路的方式，来对运行的地铁列 车进行显示、识别、跟踪，实现对地铁 列车运行的调整功能；数据通信子系统， 主要设置在轨旁、中心、车上等位置， 该系统可以实现列车、地面、车载设备 等相互之间的数据通信，对列车的运行 数据进行实时的掌握。
斜的，先转化成灰度图
像，再用 Canny 算子检
测出了清晰边缘，通过
Radon 变换计算出它的
倾斜角度为 -24°，经
过双线性插值算法旋转
ຫໍສະໝຸດ Baidu
后，准确地对图像进行
了校正。
图 2 matlab 平台仿真实验结果
结语
提出了一种基于 Canny 算子和 Radon 变换的证件图像倾斜校正方法。通过实 验可以看出，采用该方法实现简单，执 行速度快，能准确地对倾斜彩色证件图 像进行校正，具有较好的使用价值，对 今后进一步完成证件图像识别工作起到 了辅助作用。
互联互通、系统安全性高、工程建设周 期较短、轨旁设备少、通过能力大、灵 活性强、系统兼容性高等特点，对地铁 车辆控制系统的开发和利用有着重大的 意义。
2 地铁车辆 CBTC 系统的结构以及功 能分析
地铁车辆是当今大多数城市的重 要交通之一，具有交通速度快等优势， 能够为出行的人们节省大量的时间，地 铁车辆运行控制系统对车辆运行的安全 性、可靠性有着直接的影响，CBTC 系 统是在信息化技术迅速发展下的产物， 是当今地铁车辆主要应用的安全控制系 统。
常见故障探析
李若洁 （深圳地铁集团有限公司运营总部通号中心通号车间，广东 深圳 518000 ）
摘 要：地铁车辆 CBTC 系统在地铁列车运行中应用极为广泛，但是，在实际地铁车辆 CBTC 系统运行的过程中，经常
出现系统车载信号故障，对地铁车辆的运行也造成一定的影响，因此，针对系统车载信号常见的故障要采取有效的措施，
（2）将原始图像按 Radon 变换计算
出的倾斜角度 θ，沿着 x 轴旋转角度为
90° -θ。
（3）利用双线性插值法，计算旋转
- 14 - 中国新技术新产品
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2014 ＮＯ.08（上） Technologies and Products
中国新技术新产品
地铁车辆 CBTC 系统车载信号
这样才能确保地铁车辆能够安全的运行。基于此，本文概述了地铁车辆 CBTC 系统，分析了地铁车辆 CBTC 系统的结
构以及功能，并对地铁车辆 CBTC 系统车载信号常见的故障进行研究，进而提出解决措施，以供参考。
关键词：地铁车辆；CBTC 系统；车载信号；常见故障
中图分类号： TD65
文献标识码：A
中国新技术新产品 - 15 -
基于Canny算子和Radon变换的证件图像倾斜校正
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
马歌 郑州师范学院信息科学与技术学院,河南 郑州,450044
中国新技术新产品 China New Technologies and New Products 2014(15)
，则
其中，
（3）
（4）
4 证件图像倾斜校正 4.1 算法流程 Step1：读入证件图像； Step2：把彩色证件图像转换为灰度 图像；图像边缘检测通常处理的为灰度 图像，因此如果获取的是彩色证件图像， 首先就要进行灰度处理。 Step3：利用 Canny 算子进行证件图 像边缘检测；证件图像是有明显的边界 的矩形形状的图像，所以检测出它的边 缘就可以找到最大倾斜角。具体步骤如 下：
前言 在地铁车辆控制系统发展中，CBTC 系统已趋于信息化的发展，完全脱离了 轨道电路的通信，并对地铁车辆进行准 确的定位，可以实现计算功能、定位功能、 构成闭塞功能、车地双向通信功能等。 1 地铁车辆 CBTC 系统概述 CBTC 系统又名移动闭塞列车控制系 统，是在不依赖轨道电路的情况下对列 车进行高精度定位，是一种可以联系自 动列车的控制系统，具有双向连续、大 容量的列车数据通信，可以实现对地面 以及车载的安全处理功能。 CBTC 系统与传统的轨道电路控制系 统相比较，具有安全处理器、无线通信、 列车定位技术等功能，是传统轨道电路 控制系统所不具备的，而且，移动闭塞 列车控制系统还具有调度指挥自动化、
文献标识码：A
1 引言 由于操作原因，利用扫描仪、相机 采集各种证件图像时难免会出现倾斜的 问题，这对后续进行证件图像的光学字 符 识 别（OCR）， 快 速 自 动 判 别 证 件 图 像上的各栏信息，造成了一定的困难。 因此，在对证件图像进行识别之前，为 不影响识别效果，对证件图像进行倾斜 校正预处理就显得尤为重要。 目前，国内外学者已经提出了多种 图像倾斜校正的方法。Hough 变换作为 当前应用比较广泛的倾斜校正方法，可 以直接检测出图像中的最长直线，并计 算倾斜角度，虽然它具有较好的抗噪性， 但是计算量过大，执行效率不高，很难 适应图像自动识别的实时要求。 为此，本文提出了一种基于 Canny 算子和 Radon 变换的证件图像倾斜校正 的方法。 2 Canny 算子原理 图像的边缘是图像的重要特征之一。 常 用 边 缘 检 测 算 子 包 括 Prewitt 算 子、 Sobel 算子、Roberts 算子、Canny 算子和 Laplace 算子。 John Canny 于 1986 年 提 出 的 Canny 算子，是常用的一种局部极值边缘检测 方法。相比传统的微分算子，Canny 算子 因具有抗噪性强、检测精度高、能检测 到真正的弱边缘的优点而被广泛应用。 Canny 算子的基本思想是首先使用高斯滤 波函数对图像进行平滑，再由一阶微分 的极大值确定边缘点。二阶微分的零交 叉点不仅对应着一阶导数的极大值，而 且也对应着一阶导数的极小值。 图像 f（x，y）进行高斯滤波后得到
中国新技术新产品
2014 ＮＯ.08（上） China New Technologies
and
Products
高新技术
基于 Canny 算子和 Radon 变换的
证件图像倾斜校正
马歌 （郑州师范学院信息科学与技术学院，河南 郑州 450044）
摘 要：倾斜的证件图像不利于识别，为此提出一种基于 Canny 算子和 Radon 变换的校正方法。该方法首先使用 Canny