一种图像中相交直线角度计算方法

王杰 孙心怡 金曙 张学伟 汪林

【摘 要】图像中相交直线的角度是图像的重要特征，本文提出了一种利用最大类间方差法计算图像中相交直线角度的方法。首先将待处理图像二值化，然后利用边界跟踪函数找到给定坐标附近的直线边界，最后采用最小二乘法匹配出所需直线，进而求得直线角度。实验结果表明，提出的方法能够有效地检测到图像中的相交直线，并计算角度值，且该方法简洁、准确。

【关键词】相交直线;角度计算;最大类间方差

中图分类号： TP391.41文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）23-0057-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.024

【Abstract】The angle of the intersecting line is an important feature in the image. This paper proposes a method to calculate the intersecting line angle in the image by using the maximum inter-class variance method.First，the image to be processed is binarized，then the boundary tracking function is used to find the boundary of the line near the given coordinates，and finally the least squares method is used to match the desired line，and then the line angle is obtained.The experimental results show that the proposed method can effectively detect the intersecting lines in the image and calculate the angle value，and the method is simple and accurate.

【Key words】Intersecting straight line; Angle calculation; Maximum between-cluster variance

0 引言

直线相交角度作为图像稳定的稀疏特征，它包含图像中的重要结构信息，在计算机视觉和图像处理中起着关键和不可替代的作用。图像直线与直线夹角检测理论和方法一直是计算机视觉和图像处理领域经久不衰的研究热点。对于直线的检测，先后提出很多不同的算法，经典直线检测算法的例如Canny、LoG、Sobel等边缘检测算子[1-2]。本文针对相交直线的角度计算方法进行研究，基于最大类间方差法计算图像中相交直线的角度，大致思路是先从局部图像中提取直线，通过二维向量求得角度大小。

1 方法实现

最大类间方差法阈值分割法的理论基础是基于二元统计分析得到的，其中心思想是选取的最佳阈值应当尽可能地使图像分割产生的区域类内方差最小，类间方差最大[3]，具有性能稳定、分割效果好的优势[4]。本文就是对类间方差法进行研究和实现。与传统的直方图不同，最大类间方差法阈值分割利用直方图统计来进行分割[5-6]，即使用混合集概率密度函数估计来代替图像的灰度值，它默认图像中的每个像素点在灰度上都是满足独立同分布的，通过分析图像的概率密度，达到图像的分布误差尽可能小，实现对图像的有效分割。

1.1 阈值分割

基于最大类间方差法阈值分割法的基本原理，通过MATLAB仿真获得阈值和自行设定的阈值进行阈值变换，如图1所示。对二值图像进行边界跟踪，以非零像素为对象，零像素为背景，识别出二值图像中边界，如图2所示。

1.2 算法流程

1.3 仿真結果

利用MATLAB对算法进行仿真，其结果如图4、5、6所示。图5（a）为从原图截取的子区域，图5（b）为彩色RGB图像转换的灰度图像，图5（c）为由Otsu算法产生的二值图像。

2 结论

本文提出了一种通过基于最大类间方法的图像相交直线检测方法。利用最大类间方差法实现图像的自动阈值匹配，将图像二值化，再利用边界跟踪函数提取出边界，最后再用最小二乘拟合出直线。该方法对于图像具有速度快、准定高、实现简单的特点。

【参考文献】

[1]韩利利，田益民，齐千慧，等.基于MATLAB数字图像边缘检测算法的研究[J].北京印刷学院学报，2019（7）.

[2]李凌.基于Canny的边缘检测改进算法[J].通化师范学院学报，2019（6）.

[3]陈雪鑫，卜庆凯.基于改进的最大类间方差法的水果图像识别研究[J].青岛大学学报（工程技术版），2019（2）.

[4]易三莉，张桂芳，贺建峰，等.基于最大类间方差的最大熵图像分割[J].计算机工程与科学，2018，40（10）：162-169.

[5]赵怡，邓红霞，张玲，等.基于最大类间方差的权重自适应活动轮廓模型[J].计算机工程与设计，2018.

[6]曲豪，张栋梁.最大类间方差耦合分水岭分割的目标定位算法[J].电视技术，2017（11）：64-68.