一種基于匹配濾波的Radon峰值增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利請求書所涉及的技術(shù)領(lǐng)域是圖像增強(qiáng)技術(shù)，特別是涉及一種Radon變 換的峰值增強(qiáng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Hough變換及其各種改進(jìn)形式，包括：隨機(jī)Hough變換，概率Hough變換，N-點(diǎn) Hough變換等是一種有效的直線檢測工具。從數(shù)學(xué)角度來講，Hough變換與二值函數(shù)的 Radon變換等價(jià)，但是投影切片定理從理論上保證了Radon變換的計(jì)算效率更高。因此，直 線檢測問題也常常通過離散Radon變換來完成。基于Radon變換的直線檢測技術(shù)的基本思 想是：首先對(duì)二維圖像進(jìn)行Radon變換，Radon峰值對(duì)應(yīng)的就是二維圖像中的直線模式。因 此，對(duì)于Radon直線檢測技術(shù)來說，峰值檢測是至關(guān)重要的一步。
[0003] 為了更加準(zhǔn)確地檢測峰值，研究者提出了多種技術(shù)增強(qiáng)峰值結(jié)構(gòu)。0'Rourke，J. 和K.R.Sloan提出了兩種自適應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：動(dòng)態(tài)量化空間（DQS's)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)量化金字塔 (DQP's)結(jié)構(gòu)；0'Gorman和Sanderson則采用金字塔數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定位峰值。與此同時(shí)，Radon 峰值特征及其蝶形區(qū)域特征也被用于增強(qiáng)峰值結(jié)構(gòu)。例如，F(xiàn)urukawa和Shinagawa利用蝶 形分布特征去除圖像背景的影響，從而使峰值結(jié)構(gòu)得到增強(qiáng)。Ji等人則對(duì)Radon蝶形區(qū)域 特征進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出一種基于蝶形模式的峰值增強(qiáng)算子。最近，研究者們采用圖像空 間信息增強(qiáng)Radon峰值結(jié)構(gòu)。例如，Guo等人將紋理區(qū)域的邊界像素進(jìn)行加權(quán)，使得Radon 變換的峰值結(jié)構(gòu)更為突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種利用Radon峰值本身的分布特點(diǎn)以及匹配濾波器的 基于匹配濾波的Radon峰值增強(qiáng)方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006]MXN維矩陣R(m,n)為圖像的Radon變換矩陣，其中m= 1，2,…M,n= 1，2,…，N， M、N為正整數(shù)，具體步驟包括：
[0007] 步驟1，計(jì)算得到濾波器1的脈沖響應(yīng)：
[0008]h:(k) =I-1k/2
[0009] 其中，= 2}為濾波器1的脈沖響應(yīng)序列，I.I為絕對(duì)值運(yùn)算；
[0010] 步驟2,計(jì)算得到濾波器2的脈沖響應(yīng)：
[0011]h2 (I) =esc(11AI)
[0012] 其中，Ih2(I) 11 = -L2, -L2+l，? ? ?，-1，0, 1，? ? ?，L2}為濾波器 2 的脈沖響應(yīng)序列， = 0.5」，U為向下取整函數(shù)，A =O.^WOVlhcscC.)為余割函數(shù)，I.I為絕 對(duì)值運(yùn)算；
[0013] 步驟3,分別對(duì)濾波器1和濾波器2做中心化處理：
[0015] 其中：i= 1，2分別代表濾波器1和濾波器2AG0為濾波器i的脈沖響應(yīng)山= 2,￡2=LO-OE^-OJji
[0019] 步驟5,將步驟4的卷積運(yùn)算結(jié)果相乘，得到峰值增強(qiáng)之后的Radon變換矩陣：
[0020] A(m,n) =A1 (m,n)A2 (m,n)
[0021] 其中，A(m,n)，m= 1，? ? ?，M,n= 1，? ? ?，N為峰值增強(qiáng)之后的Radon變換矩陣。
[0022] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0023] 1)所設(shè)計(jì)的濾波器符合Radon峰值的分布結(jié)構(gòu)；2)峰值增強(qiáng)方法簡單易行；3)峰 值增強(qiáng)效果明顯。
【附圖說明】
[0024] 圖1(a)二值圖像；
[0025] 圖I(b)圖像（a)的Radon變換在X-Y平面的投影；
[0026] 圖I(c)峰值增強(qiáng)之后的Radon變換在X-Y平面的投影；
[0027] 圖I(d)原始Radon變換在X-Z平面的投影；
[0028] 圖I(e)增強(qiáng)之后的Radon變換在X-Z平面的投影。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0030] 本發(fā)明的目的是提供一種基于匹配濾波技術(shù)的、綜合利用Radon峰值分布特點(diǎn)的 Radon峰值增強(qiáng)方法。采用的技術(shù)方案是：1)，利用濾波器1對(duì)圖像的Radon變換進(jìn)行濾波； 2)利用濾波器2對(duì)圖像的Radon變換進(jìn)行再次濾波；3)將兩次濾波操作的結(jié)果相乘，得到 增強(qiáng)的Radon變換。
[0031] 本發(fā)明的有益效果是，1)所設(shè)計(jì)的濾波器符合Radon峰值的分布結(jié)構(gòu)；2)峰值增 強(qiáng)方法簡單易行；3)峰值增強(qiáng)效果明顯。
[0032] 設(shè)MXN維矩陣R(m,n)為圖像的Radon變換矩陣，其中m= 1，2,…M,n= 1，2,…，N，M、N為正整數(shù)。本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0033] 步驟1，根據(jù)公式⑴計(jì)算得到濾波器1的脈沖響應(yīng)：
[0034]Ii1GO=l_|k/2| (1)
[0035] 其中，= 2}為濾波器1的脈沖響應(yīng)序列，I.I為絕對(duì)值運(yùn)算。
[0036] 步驟2,根據(jù)公式⑵計(jì)算得到濾波器2的脈沖響應(yīng)：
[0037] h2 (I) =esc(IIAI) (2)
[0038] 其中，Ih2(I) 11 = -L2, -L2+l，? ? ?，-1，0, 1，? ? ?，L2}為濾波器 2 的脈沖響應(yīng)序列， Ja =L0.02"U」，U為向下取整函數(shù)，A =0.04:^/(21^+1),08(:(.)為余割函數(shù)，I.I為絕 對(duì)值運(yùn)算。
[0039] 步驟3,利用公式（3)分別對(duì)濾波器1和濾波器2做中心化處理：
[0041] 其中：i= 1，2分別代表濾波器1和濾波器為濾波器i的脈沖響應(yīng)，L1 = 2，L:=l_〇.〇2A/-0 5」
[0042] 步驟4,利用公式（5)和（6)將矩陣R(m，n)分別與h'廊h'2進(jìn)行卷積運(yùn)算：
[0045] 步驟5,利用公式（7)將步驟4的卷積運(yùn)算結(jié)果相乘，得到峰值增強(qiáng)之后的Radon 變換矩陣：
[0046] A (m, n) = A1 (m, n) A 2 (m, n) (7)
[0047] 其中，A(m,n)，m= 1，? ? ?，M,n= 1，? ? ?，N為峰值增強(qiáng)之后的Radon變換矩陣。
[0048] 圖1(a)顯示了一幅包含3條直線和一個(gè)圓的二值圖像，圖1(b)給出了該二值圖 像的Radon變換在X-Y平面投影圖，圖1(c)給出了采用本發(fā)明增強(qiáng)峰值之后的結(jié)果。為了 清楚起見，圖I(d)和圖I(e)分別給出了原始Radon變換及其增強(qiáng)的Radon變換在X-Z平 面的投影結(jié)果?？梢?，利用本發(fā)明，Radon變換的峰值結(jié)構(gòu)得到了增強(qiáng)，而非峰值區(qū)域則被 極大地抑制了。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于匹配濾波的Radon峰值增強(qiáng)方法，其特征在于： MXN維矩陣R(m，n)為圖像的Radon變換矩陣，其中m= 1，2,…Μ，η= 1，2，···，Ν，Μ、Ν 為正整數(shù)，具體步驟包括： 步驟1，計(jì)算得到濾波器1的脈沖響應(yīng)： hi(k) = l-|k/2 其中，{^00 + = -2,-1,0,1,2}為濾波器1的脈沖響應(yīng)序列，I. I為絕對(duì)值運(yùn)算； 步驟2,計(jì)算得到濾波器2的脈沖響應(yīng)： h2 (I) = esc (11 A I) 其中，Ih2(I) 11 = -L2, -L2+l，. . .，-1，0, 1，. . .，LJ為濾波器2的脈沖響應(yīng)序列， = .0-5」，L,」.為向下取整函數(shù)，A = 0.04jt/(2L2+1)，csc(.)為余割函數(shù)，I. I為絕 對(duì)值運(yùn)算； 步驟3,分別對(duì)濾波器1和濾波器2做中心化處理：其中：i = 1，2分別代表濾波器1和濾波器2, Mk)為濾波器i的脈沖響應(yīng)，L1 = 步驟4,將矩陣R(m，η)分別與h' JP h' 2進(jìn)行卷積運(yùn)算：步驟5,將步驟4的卷積運(yùn)算結(jié)果相乘，得到峰值增強(qiáng)之后的Radon變換矩陣： Λ (m，η) = λ i (m，η) λ 2 (m，η) 其中，Λ (m，η)，m = 1，. . .，Μ，η = 1，. . .，N為峰值增強(qiáng)之后的Radon變換矩陣。
【專利摘要】本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域是圖像增強(qiáng)技術(shù)，特別是涉及一種Radon變換的峰值增強(qiáng)方法。本發(fā)明包括：計(jì)算得到濾波器1的脈沖響應(yīng)；計(jì)算得到濾波器2的脈沖響應(yīng)；分別對(duì)濾波器1和濾波器2做中心化處理；將矩陣R(m,n)分別與hˊ1和hˊ2進(jìn)行卷積運(yùn)算；將卷積運(yùn)算結(jié)果相乘，得到峰值增強(qiáng)之后的Radon變換矩陣。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的濾波器符合Radon峰值的分布結(jié)構(gòu)；峰值增強(qiáng)方法簡單易行；峰值增強(qiáng)效果明顯。
【IPC分類】G06T5/00
【公開號(hào)】CN105069759
【申請?zhí)枴緾N201510522235
【發(fā)明人】鄭麗穎, 田凱
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月24日