今天上午，朋友发来一张图片如下。没错，这就是原图，他希望可以通过一些简单的算法将图中这条穿过单词间的直线去掉，使得到的结果能够通过他的文字识别算法并得出正确结果——The Techniques of Machine Vision。
乍一看这似乎挺简单，(1)将图像二值化；(2)找出这条直线；(3)将直线区域填成背景色（即白色）；(4)再通过膨胀、腐蚀等操作将单词缺失的部分给补全。以上4步似乎可以满足要求，但测试发现，效果不尽人意。
一、按上述方法实现过程
图1.1 对原图使用大津阈值的结果
二值化结果如图1.1所示，可以看到图像并不标准，直线粗细也不一，我们尝试用霍夫变换找一下直线，代码如下
void findLines(IplImage* raw, IplImage* dst)
{
IplImage* src = cvCloneImage(raw);
IplImage* canny = cvCreateImage(cvGetSize(src), IPL_DEPTH_8U, 1);
cvCanny(src, canny, 20, 200, 3);
CvMemStorage* stor = cvCreateMemStorage(0);
CvSeq* lines = NULL;
lines = cvHoughLines2(canny, stor, CV_HOUGH_PROBABILISTIC, 1, CV_PI / 180, 80, 200, 30);
cvZero(dst);
CvPoint maxStart, maxEnd;
int maxDistance = 0;
for (int i = 0; i < lines->total; i++)
{
CvPoint* line = (CvPoint*)cvGetSeqElem(lines, i);
if (abs(line[0].x - line[1].x) > maxDistance)
{
maxDistance = abs(line[0].x - line[1].x);
maxStart = line[0];
maxEnd = line[1];
}
}
cvLine(dst, maxStart, maxEnd, cvScalar(255), 1);
cvReleaseImage(&src);
cvReleaseMemStorage(&stor);
}简要解释一下这段代码。函数的功能是在输入图像中找出一条直线，输入的图像是灰度图raw，返回值为dst，返回值是以图片的形式，将找到的直线画上图中。
函数lines = cvHoughLines2(canny, stor, CV_HOUGH_PROBABILISTIC, 1, CV_PI / 180, 80, 200, 30);的参数表明，要求直线长度在200个像素以上，且两条在同一直线上的线段，如果相隔不到30个像素，就把它们连起来【注：图片尺寸为1066×148】。对于找到的多条直线，认为最长的一条是我们要找的那条。找距离时用了abs(line[0].x - line[1].x);是不严格的，严格来讲应该是
sqrt((line[0].x - line[1].x)*(line[0].x - line[1].x)+(line[0].y - line[1].y)*(line[0].x - line[1].x))
不过图中的直线接近水平，这里就简化一下啦。
所以将运行这段代码后，返回的图片dst应该是这样子的
图1.2 通过霍夫变换找到的直线
图1.2中直线的粗线可以通过改变cvLine(dst, maxStart, maxEnd, cvScalar(255), 1);最后一个参数来调整，这里用的是1。
接下来步骤就是在二值化图(图1.1)中去掉这条线，代码如下：
void eraseLine(IplImage* src, IplImage* flag)
{// flag为图1.2所示的图片，src为图1.1所示的二值化图片
for (int row = 0; row < src->height; row++)
for (int col = 0; col < src->width; col++)
{ // 如果在白色线段上，则将二值化图片填为白色
if (cvGet2D(flag, row, col).val[0] == 255)
cvSet2D(src, row, col, cvScalar(255));
}
}
当直线的宽度分别为2、3个像素时，二值化图去掉直线后的效果如下
图1.3 当线宽分别为2、3像素时，二值化图去掉直线后的结果
可以看到，效果很差，如果要膨胀（黑色部分减小），单词下边部分都会消失了，直接腐蚀（黑色部分增大），线又不能完全去掉。
后来，我采用的办法是，对图1.3重新找一次直线（减去一次直线后，中间还残留一部分短些的直线），再减掉，再找再减掉。后面再对图像进行腐蚀（黑色部分增长）。最终效果最好这就如下图所示
图1.4 此方法效果最好的结果
但这种方法用时长、针对不同的直线，找直线-减直线 的重复次数还不一样，不具有可移植性。而且啊，这个图片识别出来的结果是
The Technique_sJ_otMachine Vision
所以需要采用新的办法来解决这个问题。
二、新的办法
源代码如下
#include <cv.h>
#include <highgui.h>
#include <iostream>
using namespace std;
/*
函数功能：在输入图像中找一条直线
输入输出：输入的图像是灰度图raw，返回值为dst，返回值是一条白色的线
lines = cvHoughLines2(canny, stor, CV_HOUGH_PROBABILISTIC, 1, CV_PI / 180, 80, 200, 30);
参数中的200是指要找的直线长度要在200个像素以上；
参数中的30指的是两条在同一直线上的线段，如果相隔不到30，则把它们连起来
*/
void findLines(IplImage* raw, IplImage* dst)
{
IplImage* src = cvCloneImage(raw); // clone the input image
IplImage* canny = cvCreateImage(cvGetSize(src), IPL_DEPTH_8U, 1); // create a tmp image head to save gradient image
cvCanny(src, canny, 20, 200, 3); // Generate its gradient image
CvMemStorage* stor = cvCreateMemStorage(0);
CvSeq* lines = NULL;
// find a line whose length bigger than 200 pixels
lines = cvHoughLines2(canny, stor, CV_HOUGH_PROBABILISTIC, 1, CV_PI / 180, 80, 200, 30);
cvZero(dst);
CvPoint maxStart, maxEnd; // save the coordinate of the head and rear of the line we want
int maxDistance = 0; // The maximum distance of all lines found by [cvHoughLines2]
for (int i = 0; i < lines->total; i++) // lines->total: the number of lines
{
// variable 'lines' is a sequence, [cvGetSeqElem] gets the (i)th line, and it returns its head and rear.
CvPoint* line = (CvPoint*)cvGetSeqElem(lines, i);
// line[0] and line[1] is respectively the line's coordinate of its head and rear
if (abs(line[0].x - line[1].x) > maxDistance)
{/* It's a trick because the line is almost horizontal.
strictly, it should be
sqrt((line[0].x - line[1].x)*(line[0].x - line[1].x)+(line[0].y - line[1].y)*(line[0].x - line[1].x))
*/
maxDistance = abs(line[0].x - line[1].x);
maxStart = line[0];
maxEnd = line[1];
}
}
cvLine(dst, maxStart, maxEnd, cvScalar(255), 1); // draw the white line[cvScalar(255)] in a black background
cvReleaseImage(&src); // free the memory
cvReleaseMemStorage(&stor);
}
/*
函数功能：擦除面积小于【15个像素】的小块儿
输入输出：无返回值，直接对输入的图像进行操作
*/
void erase(IplImage* raw)
{
IplImage* src = cvCloneImage(raw);
/*Binarization and inverse the black and white because the function next only find white area while
the word in image is black.*/
cvThreshold(src, src, 120, 255, CV_THRESH_BINARY_INV);
// create some space to save the white areas but we access it via variable 'cont'
CvMemStorage* stor = cvCreateMemStorage(0);
CvSeq* cont;
cvFindContours(src, stor, &cont, sizeof(CvContour), CV_RETR_EXTERNAL); // find the white regions
for (; cont; cont = cont->h_next) // Traversal
{
if (fabs(cvContourArea(cont)) < 15) // if its Area smaller than 15, we fill it with white[cvScalar(255)]
cvDrawContours(raw, cont, cvScalar(255), cvScalar(255), 0, CV_FILLED, 8);
}
cvReleaseImage(&src);
}
int main()
{
IplImage* src = cvLoadImage("D:/test.png");
cvNamedWindow("原图", 1);
cvShowImage("原图", src);
IplImage* gray = cvCreateImage(cvGetSize(src), IPL_DEPTH_8U, 1);
IplImage* canny = cvCreateImage(cvGetSize(src), IPL_DEPTH_8U, 1);
IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src), IPL_DEPTH_8U, 1);
IplImage* binary = cvCreateImage(cvGetSize(src), IPL_DEPTH_8U, 1);
cvCvtColor(src, gray, CV_RGB2GRAY);
cvThreshold(gray, binary, 120, 255, CV_THRESH_OTSU);
findLines(gray, dst);
cvNamedWindow("dst", 1);
cvShowImage("dst", dst);
for (int row = 0; row < binary->height; row++)
for (int col = 0; col < binary->width; col++)
{
if (cvGet2D(dst, row, col).val[0] == 255)
{
int up = 0, down = 0;
int white = 0;
for (int i = row; i >= 0; i--)
{
if (cvGet2D(binary, i, col).val[0] == 0)
{
up++;
white = 0;
}
else white++;
if(white > 2) break;
}
white = 0;
for (int i = row; i < binary->height; i++)
{
if (cvGet2D(binary, i, col).val[0] == 0)
{
down++;
white = 0;
}
else white++;
if (white > 2) break;
}
if (up + down < 8)
{
for (int i = -up; i <= down; i++) cvSet2D(binary, row + i, col, cvScalar(255));
}
}
}
cvNamedWindow("结果", 1);
cvShowImage("结果", binary);
erase(binary);
//cvDilate(binary, binary, NULL, 1);
cvErode(binary, binary, NULL, 1);
cvNamedWindow("膨胀腐蚀", 1);
cvShowImage("膨胀腐蚀", binary);
cvSaveImage("D:/result.png", binary);
cvReleaseImage(&src);
cvReleaseImage(&canny);
cvReleaseImage(&gray);
cvReleaseImage(&dst);
cvReleaseImage(&binary);
cvWaitKey(0);
return 0;
}这个方法很简单的，就是在找到直线（直线宽度为1）后，沿着直线从左到右对二值化图进行上下扫描，如果这个直线的宽度（黑色的宽度）小于8个像素，则认为它只是直线，而不是文字的一部分，那么将它填成白色；反之，对于直线是文字的一部分这种情况，则不对它进行任何操作。
这样得到的结果如下图2.1所示
