21-霍夫变换（Hough）

Hough变换

1、霍夫变换直线检测（还有圆检测，统一几何形状检测）；
2、相关API；
3、代码演示；

霍夫直线变换

1、Hough Line Transform用来做直线检测；
2、前提条件-边缘检测已经完成（Canny运算）；
3、将平面直角坐标转换到极坐标系中，霍夫空间–极坐标空间，平面直角坐标–空域，将图像从空域转换到霍夫域；

4、霍夫直线变换的原理：通过将图像上的像素点全部变换到极坐标空间形成很多曲线，如果其中有曲线相交于1点，则这些像素点属于同一条直线，其中交点的θ表示直线的角度，再根据交点的r、θ值反算出平面坐标中对应的像素点，即可得到对应的直线；

注：平面像素点到极坐标下曲线转换公式：

极坐标下交点到平面像素坐标转换公式：

5、直线相交点的确定方法：转换后的曲线经过的点都对应+1，则曲线经过次数最多的点值最大，亮度最大；（信号越强，点越白）

相关API

1、标准霍夫变换 ： cv::HoughLines()，从平面坐标转换到霍夫空间，最终输出（theta,r）表示极坐标空间；只是输出找到的霍夫空间中的交点，反算需要自己完成；
2、霍夫变换直线概率：cv::HoughLinesP()，最终输出直线的平面坐标中两个点坐标(x0,y0,x1,y1);

参数说明：
rho --扫描步长，一般取1，最大取值是图像宽度高度平方的开根号；
theta–角度步长，一般取 CV_PI/180; 最大值是π；
threshold–阈值，只有获得足够交点的极坐标点才被看成直线，可以设10（10个像素长）
srn --是否设置多尺度霍夫变换（图像金字塔），不需要设置0；

注：
minLineLength: 最小直线长度，直线多少像素才认为是直线；
maxLineGap : 间隔多少像素以内仍然认为是直线；

Code

说明：
1、Canny运算后图像为二值图像，不能画彩色线，需要调用cvtColor(edge_image, dst, CV_GRAY2BGR);转换到单通道彩色颜色空间，后面才能画彩色线；
2、创建vector<Vec4f> pline存储任意数量的Hough计算结果；
3、HoughLinesP()中调整 --最小直线长度，最大间隔可以有效改进图像显示结果；

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc, char** argv)
{
	Mat src,dst;
	src = imread("C:\\Users\\hello\\Desktop\\22.jpg");
	if (!src.data)
	{
		cout << "could not load the image..." << endl;
		return -1;
	}
	namedWindow("input image", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
	imshow("input image", src);

	Mat gaus,edge_image;
	GaussianBlur(src, gaus, Size(3, 3), 0, 0);
	//extract image  提取的彩色图像
	Canny(gaus, edge_image, 50, 100, 3, false); //边缘检测
	
	cvtColor(edge_image, dst, CV_GRAY2BGR);//转换为彩色图像
	
	imshow("edge_image", edge_image);

	//创建一个包含4个float元素的数组
	vector<Vec4f> plines;
	//Hough直变换
	HoughLinesP(edge_image, plines,1, CV_PI / 180, 20, 0, 20); //一般不用舍弃，大于0的保留
	//将检测到的直线画出来
	Scalar color = Scalar(0, 0, 255);
	for (size_t i = 0; i < plines.size(); i++)
	{
		Vec4f hline = plines[i];
		line(dst, Point(hline[0], hline[1]), Point(hline[2], hline[3]), color, 3, LINE_AA);//画线
	}
	imshow("Hough line Detection", dst);

	waitKey(0);
	return 0;
}

效果