Измерительный угол пересечения
В этом примере показано, как измерить угол и точку пересечения между двумя балками с помощью bwtraceboundary, которая является стандартной программой контура. Общей задачей в приложениях машинного зрения является измерение без рук с использованием методов сбора изображений и обработки изображений.
Шаг 1: Загрузка изображения
Чтение в gantrycrane.png и нарисуйте стрелы, указывающие на два интересующих луча. Представляет собой изображение портального крана, используемого для сборки моста.
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: Извлечение необходимой области
Обрезать изображение, чтобы получить только выбранные ранее балки портального крана. Этот шаг облегчает извлечение ребер двух металлических балок.
% 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 изображения
Преобразуйте изображение в черно-белое для последующего извлечения 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: Найти начальную точку на каждом контуре
The bwtraceboundary стандартная программа требует, чтобы вы задали одну точку на контуре. Эта точка используется в качестве начального места для процесса трассировки контуров.
Чтобы извлечь ребро нижнего луча, выберите столбец в изображении и смотрите его, пока не произойдет переход от пикселя фона к пикселю объекта. Хранить это расположение для дальнейшего использования в bwtraceboundary стандартная программа. Повторите эту процедуру для другого луча, но на этот раз трассировка по горизонтали.
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
The bwtraceboundary стандартная программа используется для извлечения (X, Y) местоположений граничных точек. В порядок максимизации точности вычислений угла и точки пересечения важно извлечь как можно больше точек, принадлежащих ребрам балки. Вы должны определить число точек экспериментально. Поскольку начальная точка для горизонтальной полосы была получена путем сканирования с севера на юг, наиболее безопасно задать начальный шаг поиска, чтобы указать на внешнюю сторону объекта, то есть '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. Подгонка линий к контурам
Хотя (X, Y) пары координат были получены на предыдущем шаге, не все точки лежат точно на линии. Какие из них следует использовать для вычисления угла и точки пересечения? Принимая, что все полученные точки являются одинаково важными, подбирайте линии к местоположениям пограничного пикселя.
Уравнение для линии y = [x 1] * [a; b]. Можно решить для параметров 'a' 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: Найти угол пересечения
Используйте точечный продукт, 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: Найти точку пересечения
Решить систему двух уравнений, 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');
См. также
bwboundaries | bwtraceboundary | imbinarize | polyfit