Scharr 算子

Scharr 算子和 Sobel 算子基本一样. 只是卷积核系数不同. Scharr 算子对边界更加敏感, 也更容易误判.

卷积核参数:
图像处理08  边缘检测与直线检测与圆圈检测_边缘检测

img = cv2.imread("girl.png")
# Scharr 算子
scharr_x = cv2.Scharr(img, cv2.CV_64F, 1, 0)
scharr_y = cv2.Scharr(img, cv2.CV_64F, 0, 1)

# 取绝对值
scharr_x = cv2.convertScaleAbs(scharr_x)
scharr_y = cv2.convertScaleAbs(scharr_y)

# 融合
scharr_xy = cv2.addWeighted(scharr_x, 0.5, scharr_y, 0.5, 0)

# 展示图片
cv2.imshow("scharr_xy", scharr_xy)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

图像处理08  边缘检测与直线检测与圆圈检测_霍夫变换_02

 

 

 

Laplacian 算子

拉普拉斯算子 (Laplacian) 是图像二阶空间导数的二维向同性测度. 拉普拉斯算子可以突出图像中强度发生快速变化的区域, 因此常用在边缘检测任务当中.

 进行 Laplacian 操作之前通常需要先用高斯平滑滤波器 (Gaussian Blur) 降低 Laplacian 算子对于噪声的敏感性.

# 读取图片, 并准换成灰度图
img = cv2.imread("girl.png", cv2.IMREAD_GRAYSCALE)

# 高斯滤波器 (3 X 3)
img = cv2.GaussianBlur(img, (3, 3), sigmaX=0.1)

# Laplacian 算子
laplacian = cv2.Laplacian(img, cv2.CV_64F)

# 取绝对值
laplacian = cv2.convertScaleAbs(laplacian)

# 展示图片
cv2.imshow("laplacian", laplacian)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

 图像处理08  边缘检测与直线检测与圆圈检测_卷积核_03

 

 

霍夫直线变换

霍夫变换 (Hough Line Transform) 是图像处理中的一种特征提取技术. 通过平面空间到极值坐标空间的转换, 可以帮助我们实现直线检测.

HoughLines
格式:

cv2.HoughLines(image, rho, theta, threshold, lines=None, srn=None, stn=None, min_theta=None, max_theta=None)

参数:

image: 输入图像
rho: 线性搜索半径步长, 以像素为单位
theta: 线性搜索步长, 以弧度为单位
threshold: 累计阈值

 

 

HoughLinesP
此函数在 HoughLines 的基础上末尾加了一个代表概率 (Probabilistic) 的 P, 表明它可以采用累计概率霍夫变换, 来找出二值图像中的直线.

格式:

HoughLinesP(image, rho, theta, threshold, lines=None, minLineLength=None, maxLineGap=None)
1
参数:

image: 输入图像
rho: 线性搜索半径步长, 以像素为单位
theta: 线性搜索步长, 以弧度为单位
threshold: 累计阈值
minLineLength: 最短直线长度
maxLineGap: 最大孔隙距离

import numpy as np
import cv2
from matplotlib import pyplot as plt

# 读取图片
image = cv2.imread("girl.png")
image_copy = image.copy()

# 转换成灰度图
image_gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# 边缘检测, Sobel算子大小为3
edges = cv2.Canny(image_gray, 170, 220, apertureSize=3)

# 霍夫曼直线检测
lines = cv2.HoughLinesP(edges, 1, np.pi / 180, 100, minLineLength=100, maxLineGap=10)

# 遍历
for line in lines:

# 获取坐标
x1, y1, x2, y2 = line[0]
cv2.line(image_copy, (x1, y1), (x2, y2), (0, 0, 255), thickness=5)


# 图片展示
f, ax = plt.subplots(2, 2, figsize=(12, 12))

# 子图
ax[0, 0].imshow(cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB))
ax[0, 1].imshow(image_gray, "gray")
ax[1, 0].imshow(edges, "gray")
ax[1, 1].imshow(cv2.cvtColor(image_copy, cv2.COLOR_BGR2RGB))

# 标题
ax[0, 0].set_title("original")
ax[0, 1].set_title("image gray")
ax[1, 0].set_title("image edge")
ax[1, 1].set_title("image line")

plt.show()

图像处理08  边缘检测与直线检测与圆圈检测_霍夫变换_04

 

 

图像处理08  边缘检测与直线检测与圆圈检测_霍夫变换_05

 

 

霍夫圆变换

霍夫圆变换 (Hough Circle Transform) 的原理和霍夫直线变换类似. 对于一条直线, 我们可以用参数 (r, θ) 表示, 对于圆我们需要三个参数 (x, y, r), 分别代表三个参数 x 圆心, y 圆心, r, 半径.

因为霍夫圆检测对噪声比较敏感, 所以首先要对图像做中值滤波.

基于效率考虑, Opencv 中实现的霍夫变换圆检测是基于图像梯度实现, 分为两步:

检测变换, 发现可能的圆心
基于第一步的基础上从候选圆心开始计算最佳半径大小
格式:

cv2.HoughCircles(image, method, dp, minDist, circles=None, param1=None, param2=None, minRadius=None, maxRadius=None)


# 读取图片
image = cv2.imread("circle.png")
image_copy = image.copy()

# 均值迁移滤波
filter = cv2.pyrMeanShiftFiltering(image, 10, 100)

# 转换成灰度图
filter_gray = cv2.cvtColor(filter, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# 霍夫曼圆圈检测
circles = cv2.HoughCircles(filter_gray, cv2.HOUGH_GRADIENT, 1, 20, param1=50, param2=100, minRadius=0, maxRadius=0)
circles = np.uint16(np.around(circles))

# 遍历
for circle in circles[0, :]:
cv2.circle(image_copy, (circle[0], circle[1]), circle[2], (0, 0, 255), 2)
cv2.circle(image_copy, (circle[0], circle[1]), 2, (255, 0, 0), 2)

# 图片展示
f, ax = plt.subplots(2, 2, figsize=(12, 12))

# 子图
ax[0, 0].imshow(cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB))
ax[0, 1].imshow(cv2.cvtColor(filter, cv2.COLOR_BGR2RGB))
ax[1, 0].imshow(filter_gray, "gray")
ax[1, 1].imshow(cv2.cvtColor(image_copy, cv2.COLOR_BGR2RGB))

# 标题
ax[0, 0].set_title("original")
ax[0, 1].set_title("image filter")
ax[1, 0].set_title("image gray")
ax[1, 1].set_title("image circle")

plt.show()

# 保存结果
cv2.imwrite("map_result.jpg", image_copy)

 图像处理08  边缘检测与直线检测与圆圈检测_霍夫变换_06