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[C++] opencv - HoughCircles(霍夫圆查找)函数介绍和使用场景

作者:晨起时间:2024-04-06 15:55:27分类:经典句子

简介  文章浏览阅读2.5k次,点赞17次,收藏26次。本文介绍了如何通过opencv的HoughCircles函数去找到灰度图像上的圆,霍夫圆检测能检测出目标图像中存在的圆,但在实际使用中,参数调节存在很大的困难。参数设置不合理会不仅导致计算量非常大,并且可能无法找

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HoughCircles函数

HoughCircles函数用于在灰度图像中使用霍夫变换查找圆。该函数通过修改霍夫变换来实现,通常可以很好地检测出圆的中心,但可能无法找到正确的半径。可以通过指定半径范围(minRadius和maxRadius)来协助该函数,或者在#HOUGH_GRADIENT方法中将maxRadius设置为负数以仅返回圆心而不进行半径搜索,并使用其他过程找到正确的半径。此外,还可以对图像进行一定程度的平滑处理,除非它已经很软。例如,可以使用7x7内核和1.5x1.5 sigma或类似的模糊处理来平滑图像。

函数原型:

CV_EXPORTS_W void HoughCircles(InputArray image, OutputArray circles, int method, double dp, double minDist, double param1 = 100, double param2 = 100, int minRadius = 0, int maxRadius = 0 );

参数说明:

image:输入图像,即源图像,8位单通道图像,如果使用彩色图像,需要先转换成灰度图像;

circles:用来存储HoughCircles的结果,类型为list,list中对象格式为x,y,r;
method:定义检测图像中圆的方法。目前唯一实现的方法是cv::HOUGH_GRADIENT;
dp:图像像素分辨率与参数空间分辨率的比值(官方文档上写的是图像分辨率与累加器分辨率的比值,它把参数空间认为是一个累加器,毕竟里面存储的都是经过的像素点的数量),dp=1,则参数空间与图像像素空间(分辨率)一样大,dp=2,参数空间的分辨率只有像素空间的一半大;#通过设置dp可以减少计算量
minDist:检测到的圆中心(x,y)坐标之间的最小距离。如果minDist太小,则会保留大部分圆心相近的圆。如果minDist太大,则会将圆心相近的圆进行合并(若两圆心距离 < minDist,则认为是同一个圆)。
param1:canny 边缘检测的高阈值,低阈值被自动置为高阈值的一半,默认为 100。;
param2:累加平面某点是否是圆心的判定阈值。大于该阈值才判断为圆。当值设置的很小是,检测到的圆越多。默认值为 100;
minRadius:半径的最小大小(以像素为单位)默认为 0;
maxRadius:半径的最大大小(以像素为单位)默认为 0。

使用场景

HoughCircles 是一种图像处理算法,用于检测图像中的圆。霍夫圆检测能检测出目标图像中存在的圆,但在实际使用中,参数调节存在很大的困难。

参数设置不合理会不仅导致计算量非常大,并且可能无法找不到你想保留的圆。

1)边缘噪声滤除

对图像进行 中值滤波 或者 均值滤波 或者 高斯滤波 优化,减少图像中存在的边缘噪声。

2)检测参数如何设定

a. 检索半径设定

通过观察原图初步确定的圆的像素半径范围(对应minRadius和maxRadius)。

b. 圆心累加值设定(对应参数param2)

因为累加圆心(圆弧上的在圆心上的累加值,累加值超过该阈值则被认为是一个圆)

c. 圆心距离设定(对应参数miniDist)

通过观察原图所有希望找出的圆,然后确定2个圆心之间最小的距离。

使用案例

#include <iostream>#include <opencv2/opencv.hpp>using namespace cv;using namespace std;int main(){    // 读取原始图像    Mat src = imread("3480e7ce_mk_tk_a_c2_6400_4480.png", IMREAD_COLOR);    if (src.empty())    {        cout << "无法读取图像" << endl;        return -1;    }    // 转换为灰度图像    Mat grayImage;    cvtColor(src, grayImage, COLOR_BGR2GRAY);    imshow("灰度图", grayImage);    waitKey(0);    // 使用滤波器去噪    Mat blurImage;    // GaussianBlur(grayImage, blurImage, Size(9, 9), 2, 2); // 高斯滤波    // medianBlur(grayImage, blurImage, 7); // 中值滤波    blur(grayImage, blurImage, Size(7,7)); // 均值滤波    imshow("模糊滤波", blurImage);    waitKey(0);    // 使用 Canny 边缘检测    Mat edgesImage;    Canny(blurImage, edgesImage, 50, 100);    imshow("边缘检测", edgesImage);    waitKey(0);        clock_t t1 = clock();    // 使用 HoughCircles 检测圆    vector<Vec3f> circles;    // 设置Hough变换参数    int minDist = 30;   // 最小距离    int param1 = 100;     // Canny边缘检测高阈值  # 保持和和前面Canny的阈值一致    int param2 = 15;     // Hough变换高阈值    int minRadius = 10;   // 最小半径    int maxRadius = 100;   // 最大半径    HoughCircles(blurImage, circles, HOUGH_GRADIENT, 1, minDist,  param1, param2, minRadius, maxRadius);    clock_t t2 = clock();    // 在原图上绘制检测到的圆    for (size_t i = 0; i < circles.size(); i++)    {        Point center(cvRound(circles[i][0]), cvRound(circles[i][1]));        int radius = cvRound(circles[i][2]);        circle(src, center, 3, Scalar(0, 255, 0), -1, 8, 0); // 绘制圆心        circle(src, center, radius, Scalar(0, 0, 255), 3, 8, 0); //绘制空心圆    }    clock_t t3 = clock();    double timeForHoughCircle = (double) (t2 - t1) / CLOCKS_PER_SEC * 1000;double timeForDrawCircle = (double) (t3 - t2) / CLOCKS_PER_SEC * 1000;cout << "HoughCircles:" << timeForHoughCircle << "ms, DrawCircle:" << timeForDrawCircle << "ms" <<endl;    // 显示结果    imshow("霍夫圆检测", src);    waitKey(0);    return 0;}

灰度图:

 模糊滤波:

 边缘检测:

 

霍夫圆检测结果:

 

参考资料

opencv 十一 霍夫圆检测原理及高级使用案例(含优化步骤)

 

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