Измерение угла пересечения
В этом примере показано, как измерить угол и точку пересечения между двумя лучами с помощью bwtraceboundary, который является стандартной программой трассировки контура. Общей задачей в приложениях машинного зрения является оставляющее руки свободными измерение с помощью методов получения изображений и обработки изображений.
Шаг 1: Загрузка изображения
Читайте в gantrycrane.png и чертите стрелы, указывающие на два луча интереса. Это - изображение портального подъемного крана, используемого, чтобы собрать мост.
RGB = imread('gantrycrane.png'); imshow(RGB); text(size(RGB,2),size(RGB,1)+15,'Image courtesy of Jeff Mather',... 'FontSize',7,'HorizontalAlignment','right'); line([300 328],[85 103],'color',[1 1 0]); line([268 255],[85 140],'color',[1 1 0]); text(150,72,'Measure the angle between these beams','Color','y',... 'FontWeight', 'bold');
Шаг 2: извлеките необходимую область
Обрежьте изображение, чтобы получить только лучи портального подъемного крана, выбранного ранее. Этот шаг облегчит извлекать ребра двух металлических лучей.
% you can obtain the coordinates of the rectangular region using % pixel information displayed by imtool start_row = 34; start_col = 208; cropRGB = RGB(start_row:163, start_col:400, :); imshow(cropRGB)
% Store (X,Y) offsets for later use; subtract 1 so that each offset will % correspond to the last pixel before the region of interest offsetX = start_col-1; offsetY = start_row-1;
Шаг 3: порог изображение
Преобразуйте изображение в черный цвет и белый цвет для последующей экстракции координат ребра с помощью bwtraceboundary стандартная программа.
I = rgb2gray(cropRGB);
BW = imbinarize(I);
BW = ~BW; % complement the image (objects of interest must be white)
imshow(BW)
Шаг 4: найдите начальную точку на каждом контуре
bwtraceboundary стандартная программа требует, чтобы вы задали одну точку на контуре. Эта точка используется в качестве стартового местоположения для процесса трассировки контура.
Чтобы извлечь ребро более низкого луча, выберите столбец в изображении и смотрите его, пока переход от фонового пикселя до объектного пикселя не произойдет. Сохраните это местоположение для дальнейшего использования в bwtraceboundary стандартная программа. Повторите эту процедуру для другого луча, но на этот раз проследив горизонтально.
dim = size(BW); % horizontal beam col1 = 4; row1 = find(BW(:,col1), 1); % angled beam row2 = 12; col2 = find(BW(row2,:), 1);
Шаг 5: проследите контуры
bwtraceboundary стандартная программа используется, чтобы извлечь (X, Y) местоположения граничных точек. Для того, чтобы максимизировать точность угла и вычислений точки пересечения, важно извлечь как можно больше точек, принадлежащих ребрам луча. Необходимо определить число точек экспериментально. Поскольку начальная точка для горизонтальной планки была получена путем сканирования с севера на юг, является самым безопасным установить начальный поисковый шаг указывать на за пределами объекта, i.e. 'Север'.
boundary1 = bwtraceboundary(BW, [row1, col1], 'N', 8, 70); % set the search direction to counterclockwise, in order to trace downward. boundary2 = bwtraceboundary(BW, [row2, col2], 'E', 8, 90,'counter'); imshow(RGB); hold on; % apply offsets in order to draw in the original image plot(offsetX+boundary1(:,2),offsetY+boundary1(:,1),'g','LineWidth',2); plot(offsetX+boundary2(:,2),offsetY+boundary2(:,1),'g','LineWidth',2);
Шаг 6: подходящие линии к контурам
Несмотря на то, что (X, Y) координирует пары, были получены на предыдущем шаге, не, все точки лежат точно на линии. Которые должны быть использованы для расчета угол и точка пересечения? Предположение, что все полученные точки одинаково важны, подходящие линии к граничным пиксельным местоположениям.
Уравнение для линии является y = [x 1] * [a; b. Можно решить для параметров и 'b' в смысле наименьших квадратов при помощи polyfit.
ab1 = polyfit(boundary1(:,2), boundary1(:,1), 1); ab2 = polyfit(boundary2(:,2), boundary2(:,1), 1);
Шаг 7: найдите угол пересечения
Используйте скалярное произведение, чтобы найти угол.
vect1 = [1 ab1(1)]; % create a vector based on the line equation vect2 = [1 ab2(1)]; dp = dot(vect1, vect2); % compute vector lengths length1 = sqrt(sum(vect1.^2)); length2 = sqrt(sum(vect2.^2)); % obtain the larger angle of intersection in degrees angle = 180-acos(dp/(length1*length2))*180/pi
angle = 129.4971
Шаг 8: найдите точку пересечения
Решите систему двух уравнений для того, чтобы получить (X, Y) координаты точки пересечения.
intersection = [1 ,-ab1(1); 1, -ab2(1)] \ [ab1(2); ab2(2)]; % apply offsets in order to compute the location in the original, % i.e. not cropped, image. intersection = intersection + [offsetY; offsetX]
intersection = 2×1
143.0917
295.7494
Шаг 9: Постройте график результатов.
inter_x = intersection(2); inter_y = intersection(1); % draw an "X" at the point of intersection plot(inter_x,inter_y,'yx','LineWidth',2); text(inter_x-60, inter_y-30, [sprintf('%1.3f',angle),'{\circ}'],... 'Color','y','FontSize',14,'FontWeight','bold'); interString = sprintf('(%2.1f,%2.1f)', inter_x, inter_y); text(inter_x-10, inter_y+20, interString,... 'Color','y','FontSize',14,'FontWeight','bold');
Смотрите также
bwboundaries | bwtraceboundary | imbinarize | polyfit