从霍夫线中选择线

Posted 2023-04-17

【中文标题】从霍夫线中选择线

【英文标题】：Choosing Lines From Hough Lines

【发布时间】：2014-10-07 19:55:27

【问题描述】：

我正在使用霍夫线对此图像进行角点检测。我打算找到线的交点作为拐角。 这是图像。

不幸的是，霍夫为我期望的每一行返回了很多行

如何调整霍夫线，以便只有四条线对应于图像上的实际线？

【参考方案1】：

OpenCV 的霍夫变换确实可以使用更好的非极大值抑制。没有它，你会得到这种重复行的现象。不幸的是，除了重新实现您自己的霍夫变换之外，我知道没有简单的方法来调整它。 （这是一个有效的选项。霍夫变换相当简单）

幸运的是，在后期处理中很容易修复：

对于非概率霍夫变换，OpenCv 将按照置信度的顺序返回线条，最强的线条在前。因此，只需取前四行在 rho 或 theta 上有很大差异。

所以，将 HoughLines 找到的第一行添加到新列表中：strong_lines 对于 HoughLines 找到的每一行： 测试其 rho 和 theta 是否接近任何 strong_line（例如 rho 在 50 像素以内，而 theta 在另一条线的 10° 以内） 如果没有，则将其放入 strong_lines 列表中 如果您找到了 4 个strong_lines，则中断

【参考方案2】：

我实现了 HugoRune 描述的方法，尽管我会分享我的代码作为我如何实现它的示例。我使用了 5 度和 10 像素的容差。

strong_lines = np.zeros([4,1,2])

minLineLength = 2
maxLineGap = 10
lines = cv2.HoughLines(edged,1,np.pi/180,10, minLineLength, maxLineGap)

n2 = 0
for n1 in range(0,len(lines)):
    for rho,theta in lines[n1]:
        if n1 == 0:
            strong_lines[n2] = lines[n1]
            n2 = n2 + 1
        else:
            if rho < 0:
               rho*=-1
               theta-=np.pi
            closeness_rho = np.isclose(rho,strong_lines[0:n2,0,0],atol = 10)
            closeness_theta = np.isclose(theta,strong_lines[0:n2,0,1],atol = np.pi/36)
            closeness = np.all([closeness_rho,closeness_theta],axis=0)
            if not any(closeness) and n2 < 4:
                strong_lines[n2] = lines[n1]
                n2 = n2 + 1

编辑：代码已更新以反映有关负 rho 值的评论

【讨论】：

如果您不规范已经存储在 strong_lines 中的行（包括第一个行），该错误是否会持续存在？无论如何，感谢这段代码，它真的很有帮助！

【参考方案3】：

收集所有线的交点

for (int i = 0; i < lines.size(); i++)

    for (int j = i + 1; j < lines.size(); j++)
           
        cv::Point2f pt = computeIntersectionOfTwoLine(lines[i], lines[j]);
        if (pt.x >= 0 && pt.y >= 0 && pt.x < image.cols && pt.y < image.rows)
        
            corners.push_back(pt);
        
    

你可以谷歌算法找到两条线的交点。 收集所有交点后，您可以轻松确定最小最大值，这将为您提供左上角和右下角点。从这两点可以很容易的得到矩形。

这里Sorting 2d point array to find out four corners & http://opencv-code.com/tutorials/automatic-perspective-correction-for-quadrilateral-objects/ 参考这两个链接。

【讨论】：

第二个链接坏了。

【参考方案4】：

这是使用 OpenCV 2.4 用 python 2.7.x 编写的完整解决方案。 它基于此线程的想法。

方法：检测所有行。假设 Hough 函数首先返回排名最高的行。过滤线以保留那些以最小距离和/或角度分开的线。

所有霍夫线的图像： https://i.ibb.co/t3JFncJ/all-lines.jpg

过滤的行： https://i.ibb.co/yQLNxXT/filtered-lines.jpg

代码： http://codepad.org/J57oVIzs

"""
Detect the best 4 lines for a rounded rectangle.
"""

import numpy as np
import cv2

input_image = cv2.imread("image.jpg")

def drawLines(img, lines):
    """
    Draw lines on an image
    """
    for line in lines:
        for rho,theta in line:
            a = np.cos(theta)
            b = np.sin(theta)
            x0 = a*rho
            y0 = b*rho
            x1 = int(x0 + 1000*(-b))
            y1 = int(y0 + 1000*(a))
            x2 = int(x0 - 1000*(-b))
            y2 = int(y0 - 1000*(a))
            cv2.line(img, (x1,y1), (x2,y2), (0,0,255), 1)

input_image_grey = cv2.cvtColor(input_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
edged = input_image_grey

rho = 1 # 1 pixel
theta = 1.0*0.017 # 1 degree
threshold = 100
lines = cv2.HoughLines(edged, rho, theta, threshold)

# Fix negative angles
num_lines = lines.shape[1]
for i in range(0, num_lines):
    line = lines[0,i,:]
    rho = line[0]
    theta = line[1]
    if rho < 0:
        rho *= -1.0
        theta -= np.pi
        line[0] = rho
        line[1] = theta

# Draw all Hough lines in red
img_with_all_lines = np.copy(input_image)
drawLines(img_with_all_lines, lines)
cv2.imshow("Hough lines", img_with_all_lines)
cv2.waitKey()
cv2.imwrite("all_lines.jpg", img_with_all_lines)

# Find 4 lines with unique rho & theta:
num_lines_to_find = 4
filtered_lines = np.zeros([1, num_lines_to_find, 2])

if lines.shape[1] < num_lines_to_find:
    print("ERROR: Not enough lines detected!")

# Save the first line
filtered_lines[0,0,:] = lines[0,0,:]
print("Line 1: rho = %.1f theta = %.3f" % (filtered_lines[0,0,0], filtered_lines[0,0,1]))
idx = 1 # Index to store the next unique line
# Initialize all rows the same
for i in range(1,num_lines_to_find):
    filtered_lines[0,i,:] = filtered_lines[0,0,:]

# Filter the lines
num_lines = lines.shape[1]
for i in range(0, num_lines):
    line = lines[0,i,:]
    rho = line[0]
    theta = line[1]

    # For this line, check which of the existing 4 it is similar to.
    closeness_rho   = np.isclose(rho,   filtered_lines[0,:,0], atol = 10.0) # 10 pixels
    closeness_theta = np.isclose(theta, filtered_lines[0,:,1], atol = np.pi/36.0) # 10 degrees

    similar_rho = np.any(closeness_rho)
    similar_theta = np.any(closeness_theta)
    similar = (similar_rho and similar_theta)

    if not similar:
        print("Found a unique line: %d rho = %.1f theta = %.3f" % (i, rho, theta))
        filtered_lines[0,idx,:] = lines[0,i,:]
        idx += 1
   
    if idx >= num_lines_to_find:
        print("Found %d unique lines!" % (num_lines_to_find))
        break

# Draw filtered lines
img_with_filtered_lines = np.copy(input_image)
drawLines(img_with_filtered_lines, filtered_lines)
cv2.imshow("Filtered lines", img_with_filtered_lines)
cv2.waitKey()
cv2.imwrite("filtered_lines.jpg", img_with_filtered_lines)

【参考方案5】：

上述方法（由@HugoRune's 提出并由@Onamission21 实现）是正确的，但有一个小错误。 cv2.HoughLines 可能会返回负 rho 和 theta 到 pi。请注意，例如，线 (r0,0) 非常靠近线 (-r0,pi-epsilon)，但在上述紧密度测试中找不到它们。 我只是通过在计算接近度之前应用rho*=-1, theta-=pi 来处理负 rhos。

【讨论】：

“上述方法”是什么？您能否将此作为评论添加到正确答案中？

我不能。评论需要一个我还没有的最低信誉分数:(我指的是由 Onamission21 实现的@HugoRune 的解决方案。该解决方案原则上是正确的，但错过了这个重要的错误。