1.一种基于改进Hough变换的目标边界检测方法,其特征在于,包括:(1)对输入图像进行边缘检测得到目标的边缘;
(2)建立投票矩阵H1、H2、H3、H4并全部初始化为0,矩阵的大小均为M*N,其中M=2π/θstep,θstep为角度遍历步长,N为输入图像的对角线长度;
(3)对边缘点(x,y),作一条直线l1穿过点(x,y),从原点向该直线l1引出垂线为l2,l2与横轴的夹角为θ,原点到直线l1的距离为b=xcosθ+ysinθ;
(4)根据上述(θ,b)分别计算权重w1,w2,w3,w4,其中w1反比例于点(x,y)和图像左边界的距离,w2反比例于点(x,y)和图像右边界的距离,w3反比例于点(x,y)和图像上边界的距离,w4反比例于点(x,y)和图像下边界的距离;
(5)根据公式Hi(θ,b)=Hi(θ,b)+wi将权重赋值到投票矩阵中,其中i=1,2,3,4;
(6)重复步骤(3)-(5),以θstep为步长遍历θ∈(0,2π]和相应的b,完成像素点(x,y)下的各种θ和b条件下候选直线的投票赋值;
(7)重复步骤(3)-(6),完成全图所有边缘像素点在各种θ和b条件下候选直线的投票,得到最终的投票矩阵H1,H2,H3,H4.;
(8)将H1中取值最大的点所对应的角度θ1和距离b1表示的直线对应目标左侧边界,H2中取值最大的点所对应的角度θ2和距离b2表示的直线对应目标右侧边界,H3中取值最大的点所对应的角度θ3和距离b3表示的直线对应目标顶部边界,H4中取值最大的点所对应的角度θ4和距离b4表示的直线对应目标底部边界。
2.如权利要求1所述的基于改进Hough变换的目标边界检测方法,其特征在于,在所述步骤(5)和(6)之间还包括:对矩阵Hi进行临近点修正,其规则为Hi(θ,b+Δb)=Hi(θ,b+Δb)+wig(Δb),其中i=1,
2,3,4,Δb∈[-d,d],d为预设值,函数g为正值且为减函数。
3.如权利要求1或2所述的基于改进Hough变换的目标边界检测方法,其特征在于,所述步骤(8)之后还包括:根据步骤(8)所得的目标边界直线,计算得到目标的四个顶点坐标,进而根据四个顶点坐标完成图像矫正。
4.如权利要求1或2所述的基于改进Hough变换的目标边界检测方法,其特征在于,所述θstep的取值为3度。
5.如权利要求2所述的基于改进Hough变换的目标边界检测方法,其特征在于,所述函数g定义为g(x)=exp(-|x|)。
6.如权利要求2所述的基于改进Hough变换的目标边界检测方法,其特征在于,所述d取值为3。
7.如权利要求1或2所述的基于改进Hough变换的目标边界检测方法,其特征在于,对权重w定义为:w1:f1(x)=1-x/width;
w2:f2(x)=x/width;
w3:f3(y)=1-y/height;
w4:f4(y)=y/height;
其中width和height分别为输入图像的宽和高。
8.如权利要求1或2所述的基于改进Hough变换的目标边界检测方法,其特征在于,所述边缘检测采用的方法为边缘检测算子或机器学习方法。
9.一种基于改进Hough变换的目标边界检测装置,其特征在于,包括:边缘检测模块、投票矩阵建立模块、距离计算模块、权重计算模块、投票赋值模块、角度遍历模块、边缘遍历模块以及边界确定模块,其中:所述边缘检测模块,用于对输入图像进行边缘检测得到目标的边缘;
所述投票矩阵建立模块,用于建立投票矩阵H1、H2、H3、H4并全部初始化为0,矩阵的大小均为M*N,其中M=2π/θstep,θstep为角度遍历步长,N为输入图像的对角线长度;
所述距离计算模块,用于对边缘点(x,y),作一条直线l1穿过点(x,y),从原点向该直线l1引出垂线为l2,l2与横轴的夹角为θ,原点到直线l1的距离为b=xcosθ+ysinθ;
所述权重计算模块,用于根据上述(θ,b)分别计算权重w1,w2,w3,w4,其中w1反比例于点(x,y)和图像左边界的距离,w2反比例于点(x,y)和图像右边界的距离,w3反比例于点(x,y)和图像上边界的距离,w4反比例于点(x,y)和图像下边界的距离;
所述投票赋值模块,用于根据公式Hi(θ,b)=Hi(θ,b)+wi将权重赋值到投票矩阵中,其中i=1,2,3,4;
所述角度遍历模块,用于重复所述距离计算模块、权重计算模块以及投票赋值模块所执行的动作,以θstep为步长遍历θ∈(0,2π]和相应的b,完成像素点(x,y)下的各种θ和b条件下候选直线的投票赋值;
所述边缘遍历模块,用于重复所述距离计算模块、权重计算模块、投票赋值模块以及角度遍历模块所执行的动作,完成全图所有边缘像素点在各种θ和b条件下候选直线的投票,得到最终的投票矩阵H1,H2,H3,H4.;
所述边界确定模块,用于将H1中取值最大的点所对应的角度θ1和距离b1表示的直线对应目标左侧边界,H2中取值最大的点所对应的角度θ2和距离b2表示的直线对应目标右侧边界,H3中取值最大的点所对应的角度θ3和距离b3表示的直线对应目标顶部边界,H4中取值最大的点所对应的角度θ4和距离b4表示的直线对应目标底部边界。
10.如权利要求9所述的基于改进Hough变换的目标边界检测装置,其特征在于,还包括矩阵修正模块:所述矩阵修正模块,用于在投票赋值模块完成投票矩阵赋值后,对矩阵Hi进行临近点修正,其规则为Hi(θ,b+Δb)=Hi(θ,b+Δb)+wig(Δb),其中i=1,2,3,4,Δb∈[-d,d],d为预设值,函数g为正值且为减函数。