基本图像几何形状检测算法的研究与应用
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ｊｉ
ｃｉｒｃｌｅ，ｉｔ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｒｉｎｇ Ｄ ａｎｄ ｏｖａｌｉｔｙ
浙江工业大学硕士学位论文
ｔｈｅ ｂｉａｓ
Ｏ—ｒ
ｔｏ
ｒｅｄｕｃｅ
ａｎｄ ｒｅｐａｉｒ
ｄｅｆｏｒｍｅｄ
ｃｉｒｃｌｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｄａｔａ ｐｒｏｖｅｓ
ｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． ３．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ
研究内容和创新成果如下： １．结合随机Ｈｏｕｇｈ变换（ＲＨＴ）方法，提出了一种基于梯度信息的直线检测算法。该
算法在随机采样过程中，根据所有边缘点梯度方向的统计分布特征确定潜在直线的方向， 并将边缘点分组以约束采样范围，这种采样策略减少了大量的无效采样；此外，该算法还 记录了图像中线段的起始点和数量信息。实验仿真结果表明，算法有较好的加速效果和稳
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ
ｆｏｒ ｔｈｅｏｒｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ
ｇｒｅａｔ ｍａｒｋｅｔ ｖａｌｕｅ．
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｂａｓｉｃ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｈａｐｅｓ ｏｆ ｌｉｎｅ， ｃｉｒｃｌｅ ａｎｄ ｅｌｌｉｐｓｅ ｍａｉｎｌｙ Ｈｏｕｇｈ
ａ
ｃｏｎｓｔｒａｉｎｓ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｂｙ ｓｅＲｉｎｇ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｔｈａｔ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｆｒｏｍ ｉｎｖａｌｉｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｗｈｅｔｈｅｒ ｉｔ ｉｓ
图像处理算法分析……………………………………………………………………。８
图像基本概念………………………………………………………………………………………．８ 图像的空间滤波方法………………………………………………………………………………１ｌ
２．２．１噪声…………………………………………………………………………………………………………１
作者签名：
沌—兰
日期：矽易年ｓ月？７日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 １、保密口，在 ２、不保密邑 （请在以上相应方框内打“√”） 年解密后适用本授权书。
ｏｎｅ ａｎ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，
ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｂｒａｎｃｈｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ
ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ ｏｆ
ｏｂｊｅｃｔ
ｉｓ
ｏｎｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｍａｉｎ ｓｔｕｄｙ ｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ
１ Ｉｔ ｐｒｏｐｏｓｅｓ
ａ
ａｓ
ｎｏｖｅｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒａｎｄｏｍ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｗｈｅｎ ｕｓｉｎｇ
ＲＨＴ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｌｉｎｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｉｔ
ｓｉｇｎｓ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
１１１
浙江工业大学硕士学位论文
目
录
摘要…………………………………………．…………………………………………………………………………………．．ｉ 第１章绪论…………………………………………………………………………………．１
１。１论文选题背景及意义………………………………………………………………………………．１ １．２国内外研究现状及趋势……………………………………………………………………………．２
Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｈａｐｅｓ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｔｈｅ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：
Ｓｈｅｎ Ｘｉａｏｌａｎ
Ａｄｖｉｓｏｒ：Ａｓｓｏｃｉａｔｅ Ｐｒｏ．Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｎｇｘｉｎ
Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｚｈｅｊｉａｎｇ
ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ，ＳＯ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅｍ ｈａｓ
ｏｒ
ｃａｒｄｉｎａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｉｎｅ，ｃｉｒｃｌｅ，ｅｌｌｉｐｓｅ ｉｓ ｃｏｍｍｏｎ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｈａｐｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｇｕｌａｒ ｉｔｅｍｓ．Ｔｈｅｙ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ
ｔｈｅ ｍａｉｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｌｉｎｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ
ａｒｅ
ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｗｈｏｌｅ ｅｄｇｅ ｐｏｉｎｔｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅｓｅ ｅｄｇｅ ｐｏｉｎｔｓ
１．２．１几何形状检测算法…………………………………………………………………………………………．２ １．２．２交通标志的检测技术………………………………………………………………………………………５
１．３
本文的研究内容和结构安排………………………………………………………………………．６
第２章
２．１ ２．２
ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｔｏ ｓｍａｌｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｒａｎｇｅ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｉｎｖａｌｉｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｌｉｎｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｉｔ ａｌｓｏ ｒｅｃｏｒｄｓ ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｄｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ
日期：≯ｆ｛年 歹月砑目
日期：乙痔
ｒ月Ｖ＇ｔ９
浙江工业大学硕士学位论文
基本图像几何形状检测算法的研究与应用
摘要
在图像理解与识别的过程中，物体的形状属于高级信息。基本几何形状是图像目标的
主要特征之一，在数字图像中对其进行准确的检测有着重要的意义。直线、圆和椭圆作为 自然界和普通物体中常见的基本几何形状，是更复杂形状的有效组成部分，对这三类基本 几何形状的检测也是计算机视觉处理的基础。在遥感地理信息系统、人脸识别、计算机辅 助设计、目标跟踪、物体定位和交通标志检测等方面有着广泛地应用。 本文主要从速度、精度和稳定性这三方面研究数字图像中基本几何图像直线、圆和椭 圆的检测算法。重点研究了基于梯度信息的直线检测算法和基于采样策略和参数设置的圆 检测算法。在理论研究的基础上进一步探索，将圆检测成果运用到圆形交通标志定位中。
定性。
２．在研究随机圆检测算法的基础上，提出了一种基于采样策略和参数设置的圆检测 算法。该算法在距离约束条件下进行采样，并设置了距离阈值减少无效点组：真实圆验证 过程中，通过设置椭圆度参数来建立圆环，减少偏差并修复变形的圆。实验对比数据表明
了算法在速度和精度上的优势。 ３．针对不同光照和复杂自然背景下圆形交通标志的定位问题，提出了结合ＨＳＶ空间 颜色分割和改进随机圆检测的方法，快速准确地定位了标志位置。实验结果表明了该定位 方法的有效性。
ａｎｄ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ ｃｉｒｃｌｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｔｈｅ
ｔｒａｆｆｉｃ
ｓｉｇｎ
ｑｕｉｃｋｌｙ
ａｎｄ
ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｔｈｅ
ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｏｕｇｈ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｃｉｒｃｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｅｌｌｉｐｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｃｉｒｃｕｌａｒ ｔｒａｆｆｉｃ
ａｒｅ
ａｌｓｏ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｈａｐｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｌａｙ ｔｈｅ ｆｏｏｔｓｔｏｎｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅｙ
ａｒｅ
ｏｆ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ａｄｖａｎｃｅｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ ｓｅｎｓｉｎｇ，ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ
ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ
关键词：Ｈｏｕｇｈ变换，直线检测，圆检测，椭圆检测，圆形交通标志检测
浙江工业大学硕士学位论文
ＢＡＳＩＣ
ＧＥｏＭＥＴＲＩＣ
ＳＨＡＰＥＳ ＤＥＴＥＣＴＩｏＮ
ＡＬＧＯＩＵＴＨＭ ＡＮＤ ＴＨＥ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｖａｌｕａｂｌｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｉｓｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｏｂｊｅｃｔ．Ｉｍａｇｅ—ｂａｓｅｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｓ ｉｓ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｍａｒｃｈ
２０１３
浙江工业大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的 学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。
ａｒｅ
ｏｆ ｌｉｎｅｓ ｗｈｅｎｅｖｅｒ
ｎｅｃｅｓｓａｒｙ．Ｔｈｅｉｒ ｒｅｌｉａｂｉｌｉ够ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ２ Ｉｔ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ
ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．
ｃｉｒｃｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｉｔ
浙江工业大学硕士学位论文
基本图像几何形状检测算法的研究与应用
作者姓名：
沈小兰
指导教师：
张江鑫
浙江工业大学信息工程学院
２０１３年３月
Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ Ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ ｔｏ
Ｚｈｅｊｉａｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ
Ｍａｓｔｅｒ
Ｂａｓｉｃ
ｏｎ
ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ
Ｈｏｕｇｈ
ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＨＴ），ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ
ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ｇｒｉＴ）ａｎｄ
ｆｏｌｌｏｗｓ：
ｏｔｈｅｒ ｃｏｍｍｏｎｌｙ
ｕｓｅｄ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｔ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍｓ，ｆａｃｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ
ｄｅｓｉｇｎ，ｔａｒｇｅｔ
ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ
ｔｒａｃｋｉｎｇ，ｏｂｊｅｃｔ
Βιβλιοθήκη Baidu
ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｔｒａｆｆｉｃ
ｓｉｇｎ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈａｔ ｉｓ ｔｏ ｓａｙ ｓｔａｂｌｅ
ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｓ ｃａｒｄｉｎａｌ
ｌ
２．２．２均值滤波……………………………………………………………………………………………………１ １ ２。２．３中值滤波……………………………………………………………………………………………………１２
２．３
图像的边缘检测……………………………………………………………………………………１３
ｎａｔｕｒｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｉｔ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｎｅｗ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｔｒａｆｆｉｃ ｓｉｇｎｓ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ
ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｃｏｌｏｒ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ＨＳＶ ｃｏｌｏｒ ｓｐａｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｉｔ ｌｏｃａｔｅｓ
ｃｉｒｃｌｅ，ｉｔ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｒｉｎｇ Ｄ ａｎｄ ｏｖａｌｉｔｙ
浙江工业大学硕士学位论文
ｔｈｅ ｂｉａｓ
Ｏ—ｒ
ｔｏ
ｒｅｄｕｃｅ
ａｎｄ ｒｅｐａｉｒ
ｄｅｆｏｒｍｅｄ
ｃｉｒｃｌｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｄａｔａ ｐｒｏｖｅｓ
ｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ． ３．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ
研究内容和创新成果如下： １．结合随机Ｈｏｕｇｈ变换（ＲＨＴ）方法，提出了一种基于梯度信息的直线检测算法。该
算法在随机采样过程中，根据所有边缘点梯度方向的统计分布特征确定潜在直线的方向， 并将边缘点分组以约束采样范围，这种采样策略减少了大量的无效采样；此外，该算法还 记录了图像中线段的起始点和数量信息。实验仿真结果表明，算法有较好的加速效果和稳
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ
ｆｏｒ ｔｈｅｏｒｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ
ｇｒｅａｔ ｍａｒｋｅｔ ｖａｌｕｅ．
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｂａｓｉｃ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｈａｐｅｓ ｏｆ ｌｉｎｅ， ｃｉｒｃｌｅ ａｎｄ ｅｌｌｉｐｓｅ ｍａｉｎｌｙ Ｈｏｕｇｈ
ａ
ｃｏｎｓｔｒａｉｎｓ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｂｙ ｓｅＲｉｎｇ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｔｈａｔ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｆｒｏｍ ｉｎｖａｌｉｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｗｈｅｔｈｅｒ ｉｔ ｉｓ
图像处理算法分析……………………………………………………………………。８
图像基本概念………………………………………………………………………………………．８ 图像的空间滤波方法………………………………………………………………………………１ｌ
２．２．１噪声…………………………………………………………………………………………………………１
作者签名：
沌—兰
日期：矽易年ｓ月？７日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 １、保密口，在 ２、不保密邑 （请在以上相应方框内打“√”） 年解密后适用本授权书。
ｏｎｅ ａｎ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，
ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｂｒａｎｃｈｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ
ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ ｏｆ
ｏｂｊｅｃｔ
ｉｓ
ｏｎｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｍａｉｎ ｓｔｕｄｙ ｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ
１ Ｉｔ ｐｒｏｐｏｓｅｓ
ａ
ａｓ
ｎｏｖｅｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒａｎｄｏｍ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｗｈｅｎ ｕｓｉｎｇ
ＲＨＴ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｌｉｎｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｉｔ
ｓｉｇｎｓ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
１１１
浙江工业大学硕士学位论文
目
录
摘要…………………………………………．…………………………………………………………………………………．．ｉ 第１章绪论…………………………………………………………………………………．１
１。１论文选题背景及意义………………………………………………………………………………．１ １．２国内外研究现状及趋势……………………………………………………………………………．２
Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｈａｐｅｓ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｔｈｅ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：
Ｓｈｅｎ Ｘｉａｏｌａｎ
Ａｄｖｉｓｏｒ：Ａｓｓｏｃｉａｔｅ Ｐｒｏ．Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｎｇｘｉｎ
Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｚｈｅｊｉａｎｇ
ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ，ＳＯ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅｍ ｈａｓ
ｏｒ
ｃａｒｄｉｎａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｉｎｅ，ｃｉｒｃｌｅ，ｅｌｌｉｐｓｅ ｉｓ ｃｏｍｍｏｎ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｈａｐｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｎａｔｕｒｅ ｒｅｇｕｌａｒ ｉｔｅｍｓ．Ｔｈｅｙ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ
ｔｈｅ ｍａｉｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｌｉｎｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ
ａｒｅ
ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｗｈｏｌｅ ｅｄｇｅ ｐｏｉｎｔｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅｓｅ ｅｄｇｅ ｐｏｉｎｔｓ
１．２．１几何形状检测算法…………………………………………………………………………………………．２ １．２．２交通标志的检测技术………………………………………………………………………………………５
１．３
本文的研究内容和结构安排………………………………………………………………………．６
第２章
２．１ ２．２
ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｔｏ ｓｍａｌｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｒａｎｇｅ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｉｎｖａｌｉｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｌｉｎｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｉｔ ａｌｓｏ ｒｅｃｏｒｄｓ ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｄｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ
日期：≯ｆ｛年 歹月砑目
日期：乙痔
ｒ月Ｖ＇ｔ９
浙江工业大学硕士学位论文
基本图像几何形状检测算法的研究与应用
摘要
在图像理解与识别的过程中，物体的形状属于高级信息。基本几何形状是图像目标的
主要特征之一，在数字图像中对其进行准确的检测有着重要的意义。直线、圆和椭圆作为 自然界和普通物体中常见的基本几何形状，是更复杂形状的有效组成部分，对这三类基本 几何形状的检测也是计算机视觉处理的基础。在遥感地理信息系统、人脸识别、计算机辅 助设计、目标跟踪、物体定位和交通标志检测等方面有着广泛地应用。 本文主要从速度、精度和稳定性这三方面研究数字图像中基本几何图像直线、圆和椭 圆的检测算法。重点研究了基于梯度信息的直线检测算法和基于采样策略和参数设置的圆 检测算法。在理论研究的基础上进一步探索，将圆检测成果运用到圆形交通标志定位中。
定性。
２．在研究随机圆检测算法的基础上，提出了一种基于采样策略和参数设置的圆检测 算法。该算法在距离约束条件下进行采样，并设置了距离阈值减少无效点组：真实圆验证 过程中，通过设置椭圆度参数来建立圆环，减少偏差并修复变形的圆。实验对比数据表明
了算法在速度和精度上的优势。 ３．针对不同光照和复杂自然背景下圆形交通标志的定位问题，提出了结合ＨＳＶ空间 颜色分割和改进随机圆检测的方法，快速准确地定位了标志位置。实验结果表明了该定位 方法的有效性。
ａｎｄ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ ｃｉｒｃｌｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｔｈｅ
ｔｒａｆｆｉｃ
ｓｉｇｎ
ｑｕｉｃｋｌｙ
ａｎｄ
ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｔｈｅ
ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｏｕｇｈ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｃｉｒｃｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｅｌｌｉｐｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｃｉｒｃｕｌａｒ ｔｒａｆｆｉｃ
ａｒｅ
ａｌｓｏ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｈａｐｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｌａｙ ｔｈｅ ｆｏｏｔｓｔｏｎｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅｙ
ａｒｅ
ｏｆ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ａｄｖａｎｃｅｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ ｓｅｎｓｉｎｇ，ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ
ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ
关键词：Ｈｏｕｇｈ变换，直线检测，圆检测，椭圆检测，圆形交通标志检测
浙江工业大学硕士学位论文
ＢＡＳＩＣ
ＧＥｏＭＥＴＲＩＣ
ＳＨＡＰＥＳ ＤＥＴＥＣＴＩｏＮ
ＡＬＧＯＩＵＴＨＭ ＡＮＤ ＴＨＥ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｖａｌｕａｂｌｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｉｓｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｏｂｊｅｃｔ．Ｉｍａｇｅ—ｂａｓｅｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｓ ｉｓ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｍａｒｃｈ
２０１３
浙江工业大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的 学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。
ａｒｅ
ｏｆ ｌｉｎｅｓ ｗｈｅｎｅｖｅｒ
ｎｅｃｅｓｓａｒｙ．Ｔｈｅｉｒ ｒｅｌｉａｂｉｌｉ够ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ２ Ｉｔ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ
ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．
ｃｉｒｃｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｉｔ
浙江工业大学硕士学位论文
基本图像几何形状检测算法的研究与应用
作者姓名：
沈小兰
指导教师：
张江鑫
浙江工业大学信息工程学院
２０１３年３月
Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ Ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ ｔｏ
Ｚｈｅｊｉａｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ
Ｍａｓｔｅｒ
Ｂａｓｉｃ
ｏｎ
ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ
Ｈｏｕｇｈ
ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＨＴ），ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ
ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ｇｒｉＴ）ａｎｄ
ｆｏｌｌｏｗｓ：
ｏｔｈｅｒ ｃｏｍｍｏｎｌｙ
ｕｓｅｄ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｔ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍｓ，ｆａｃｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ
ｄｅｓｉｇｎ，ｔａｒｇｅｔ
ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ
ｔｒａｃｋｉｎｇ，ｏｂｊｅｃｔ
Βιβλιοθήκη Baidu
ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｔｒａｆｆｉｃ
ｓｉｇｎ
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈａｔ ｉｓ ｔｏ ｓａｙ ｓｔａｂｌｅ
ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｓ ｃａｒｄｉｎａｌ
ｌ
２．２．２均值滤波……………………………………………………………………………………………………１ １ ２。２．３中值滤波……………………………………………………………………………………………………１２
２．３
图像的边缘检测……………………………………………………………………………………１３
ｎａｔｕｒｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｉｔ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｎｅｗ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｔｒａｆｆｉｃ ｓｉｇｎｓ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ
ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｃｏｌｏｒ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ＨＳＶ ｃｏｌｏｒ ｓｐａｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｉｔ ｌｏｃａｔｅｓ