python：霍夫变换检测直线

news2024/11/18 19:27:19

霍夫变换检测直线

在Python中，可以使用OpenCV库来实现霍夫变换进行直线检测。

一、原理

1、霍夫变换(Hough Transform) 霍夫变换是图像处理中从图像中识别几何形状的基本方法之一，应用很广泛，也有很多改进算法。主要用来从图像中分离出具有某种相同特征的几何形状（如，直线，圆等）。最基本的霍夫变换是从黑白图像中检测直线(线段)。

2、Hough变换的原理是将特定图形上的点变换到一组参数空间上，根据参数空间点的累计结果找到一个极大值对应的解，那么这个解就对应着要寻找的几何形状的参数（比如说直线，那么就会得到直线的斜率k与常熟b，圆就会得到圆心与半径等等）

3、霍夫线变换是一种用来寻找直线的方法。用霍夫线变换之前, 首先需要对图像进行边缘检测的处理，也即霍夫线变换的直接输入只能是边缘二值图像。

二、代码实现：

#霍夫直线变换做直线检测
import cv2 as cv
import numpy as np

#标准霍夫线变换
def line_detection(image):
    gray = cv.cvtColor(image, cv.COLOR_RGB2GRAY)  # 转换为灰度图
    edges = cv.Canny(gray, 50, 150, apertureSize=3)  # 使用Canny算子进行边缘检测
    cv.imshow("edges", edges)
    lines = cv.HoughLines(edges, 1, np.pi / 180, 200)   # 使用霍夫变换检测直线
    for line in lines:
        rho, theta = line[0]  #line[0]存储的是点到直线的极径和极角，其中极角是弧度表示的。
        a = np.cos(theta)   #theta是弧度
        b = np.sin(theta)
        x0 = a * rho    #代表x = r * cos（theta）
        y0 = b * rho    #代表y = r * sin（theta）
        x1 = int(x0 + 1000 * (-b)) #计算直线起点横坐标
        y1 = int(y0 + 1000 * a)    #计算起始起点纵坐标
        x2 = int(x0 - 1000 * (-b)) #计算直线终点横坐标
        y2 = int(y0 - 1000 * a)    #计算直线终点纵坐标
        cv.line(image, (x1, y1), (x2, y2), (0, 0, 255), 2)
    cv.imshow("HoughLines", image)

#统计概率霍夫线变换
def line_detect_possible_demo(image):
    gray = cv.cvtColor(image, cv.COLOR_RGB2GRAY)
    edges = cv.Canny(gray, 50, 150, apertureSize=3)
    lines = cv.HoughLinesP(edges, 1, np.pi / 180, 60, minLineLength=60, maxLineGap=5)
    for line in lines:
        x1, y1, x2, y2 = line[0]
        cv.line(image, (x1, y1), (x2, y2), (0, 0, 255), 2)
    cv.imshow("HoughLinesP",image)

src = cv.imread('img.png')
print(src.shape)
cv.namedWindow('input_image', cv.WINDOW_AUTOSIZE)
cv.imshow('input_image', src)
line_detection(src)
src = cv.imread('img.png') #调用上一个函数后，会把传入的src数组改变，所以调用下一个函数时，要重新读取图片
line_detect_possible_demo(src)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()