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  • Halcon XLD 几种边缘连接函数

    几种边缘连接函数的中文解释:

    union_cotangential_contours_xld
    根据输入的轮廓的端点处的局部曲率,连接曲率满足一定条件的轮廓


    输入:
    contours (xld object)
    FitClippingLengt轮廓的一部分的长度小于这个值,则跳过计算切线
    默认:0.0
    一般设置范围:大于等于0
    FitLength 轮廓的一部分大于这个值的,参与计算切线
    默认:30
    建议值:10.0, 20.0, 30.0,‘auto’
    范围:大于等于0
    MaxTangAngle 弧度制 两个轮廓的切线的最大角,大于该值的不合并
    默认:0.78539816 
    范围:0.0 < MaxTangAngle<3.1415926
    MaxDist 两个轮廓的端点之间的最大距离
    默认:25.0
    建议值:5.0, 10.0 , 25.0, 50.0
    范围:大于等于0
    MaxDistPerp:轮廓端点到另一轮廓切线垂直距离的最大值,大于该值的不合并
    默认:10.0
    建议值:2.0, 5.0, 10.0, 20.0
    范围:大于等于0
    MaxOverlap:两个轮廓的最大重叠值,大于该值的不参与合并
    默认:2.0 
    建议值:2.0, 5.0, 10.0, 20.0
    Mode:如何处理轮廓的属性值
    默认:‘attr_forget’
    可选值列表:‘attr_keep’,


    输出:
    UnionContours (xld object)


    函数工作原理:对于输入的contours中的每个轮廓,首先确定其末端。FitClippingLength这个参数代表了一个轮廓的两个末端之间的欧氏长度。有了这个参数,可以忽略输入轮廓末端的artifacts(?嘛意思?)。FitLength则表示了轮廓末端参与计算曲率的一小段的欧式长度。在一个轮廓的末端,至少Fitlength长度的在轮廓末端上的点,参与计算。这里可以使用‘auto’设置。然后算子将把轮廓分割为很多直线和圆弧段,然后将第一段和最后一段分割的结果作为末端。因为计算非常花时间,所以推荐尽可能赋予长度具体的数值。
    算子尝试将每个末端来拟合一个圆。然后决定输入轮廓的端点,离这些圆最近的端点(用到拟合圆的rms距离)。这些点的切线相当于这些输入轮廓的端点处的局部曲率。(不是很明白。。。)
    如果圆拟合失败,算子就尝试拟合回归线。则轮廓末端的局部曲率就由端点回归线的方向代替。
    输入的轮廓根据其端点处的局部曲率来决定是否组合在一起。如果两个轮廓达到了几个阈值的要求,则组合成一个轮廓。MaxTangAngle表示了两个轮廓切线的最大角。MaxDist代表了两个轮廓的端点到对方的最大距离。MaxDistPerp表示了端点到切线垂直距离的最大值。这个距离是一个端点到另一个轮廓切线的垂直距离的最大值,反之一样。最后一个阈值考虑的是互相有重叠的轮廓,MaxOverlap。重叠的程度由一个端点到另一个轮廓的切线投影来决定,反之一样。端点之间的距离、端点投影的距离必须比MaxOverlap值短的才参与算子计算。不同于其他阈值,MaxOverlap可以为负。负值表示的是沿切线方向的端点到轮廓距离的最小值。(不太明白,正值不是沿切线投影方向吗?怎么负值就是沿切线方向了呢?)
    如果满足以上条件的话,一个轮廓、或者多个轮廓可以由这个算子计算后合并成为闭合的轮廓。但注意,如果已经闭合的轮廓,则不参与算子计算。
    如果所有阈值满足,一个分数值将被计算。由这些角度和距离计算的值越接近0,分数值越高。然后根据这些分数值,执行合并操作。因此,如果有多个合并候选轮廓,最好的那个轮廓优先合并。
    Mode为标签设定,决定是否将输入轮廓的属性拷贝到输出轮廓去。‘attr_keep’是拷贝属性,可能会对算子的性能产生不好的影像(为啥?)。’attr_forget’则告诉算子忽略已有属性。更多的属性设置说明,见算子union_adjacent_contours_xld中的解释。


    我的评论:曲率是一个很好的方法,对于一个物体边缘的提取,在没有大拐弯的情况下,也就是说,在物体的一个较为平滑的边缘提取后,边缘断裂也就是不连续的时候,用这个算子可以将它们连接起来。但是对于拐角的断裂的边缘,以及不是太平滑也就是七拐八拐的断裂边缘,可能就不是那么有效了。


    union_collinear_contours_xld
    连接共线的轮廓


    输入:
    Contours  XLD
    MaxDistAbs: 沿参考回归线方向轮廓端点的最大距离,大于该值不参与计算
    默认:10.0
    范围:大于等于0
    MaxDistRel:轮廓端点距离相对于沿参考回归线方向相对于被延长的轮廓的长度的值(比值的意思?)
    默认:1.0
    范围:大于等于0
    MaxShift:轮廓到参考回归线的最大距离(垂直距离)
    默认:2.0
    范围:大于等于0
    MaxAngle: 两个轮廓的最大角度差,弧度制
    默认:0.1
    范围:0.0< MaxAngle<=0.78539816339
    Mode: :对待轮廓属性处理的标签设置,字符
    默认:'attr_keep'
    可选list:'attr_keep', 'attr_forget'


    输出:
    UnionContours


    算子对所有输入轮廓进行计算然后合并共线的轮廓,就是说大概位于同一线的轮廓会被合并。合并的轮廓由输入轮廓的点串联而成。如果必要的话,这些输入轮廓点的顺序会被翻转,因此可见待连接轮廓的端点应和最终结果的点直接相邻(也就是说必须是邻近的轮廓吧)。算子一直重复,直到没有可以连接的轮廓为止。最终,连接的轮廓,以及未满足条件没有被连接的输入轮廓,一并作为输出,返回至UnionContours.
    两条线共线的意思是,其中一条线如果以直线方式延长,将和另一条线重合。值得注意的是,一条线可以由另一条线延续,也就是说,并不是两条线都能被对方互相延续(有何区别:就是有方向性的)。然而,如果一条线比另一条线长得多(两倍长以上),长的线将延续至短的线,反之不行。
    如果两个轮廓的回归线基本共线-由轮廓端点的投影限定,则认为是共线的。在使用这个算子之前,确定输入的轮廓为直线。注意闭合的轮廓就不参与计算了。
    MaxDistAbs,MaxDisRel,MaxShift和MaxAngle用来定义两个轮廓的共线条件。前三个参数被认为和当前要处理延长到另一轮廓的被检测轮廓有关(也就是和长的轮廓有关)。MaxDistAbs描述了对于被检测的轮廓,在回归线方向到另一个轮廓回归线的最大可接受距离(大于的就不合并)。这等同于临近的端点在第一条回归线上的投影距离。MaxDistRel表示一样的距离,然后和被检测轮廓的长度是有关的。这个阈值实际上表示被检测轮廓的由这两个参数决定的最小距离(哪两个参数决定的什么距离?)。
    MaxShift定义了第二轮廓相对于被检测轮廓回归线的大距离,也就是说,这个距离是从回归线垂直测量的。这里标准是第二轮廓在其自己回归线的距离,还有到被检测轮廓回归线的距离,也就更大些的那个值(嘛意思?)。最后,MaxAngle阈值规定了两个备选轮廓的回归线之间的最大角度。
    两个轮廓不会被合并,除非满足所有条件(与其中一个轮廓定为被检测轮廓有关),也就是说,所有值必须小于等于所给的阈值。另一个先决条件是,轮廓不能和其它轮廓有较大重叠度。最大重叠度为0.5像素。如果想容忍更大的重叠度,并设置精确的值,就用Unoin_collinear_contours_ext_xld。这是本算子的一个扩展算子,给出了另外几个参数,可以设置重叠度。
    除了找到最合适的备选轮廓进行合并,对于这个算子重要的是决定用来连接轮廓的顺序。考虑这个的原因是因为,一般将两个轮廓合并后,评价结果轮廓和评价之前的轮廓就不同了。因此,一个轮廓可能会和其周围的某一个轮廓连接,但是不会和两个同时连接。因此,所有可能被连接轮廓对,算子都会对其进行评分,计算出合并的总距离的损失值。损失值最小的一对轮廓优先合并。在连接后的结果中,轮廓列表将会被再次搜索来获得潜在的备选连接。如果存在新的可以连接轮廓对,就加入备选清单。如果最好的评价值就是这两个备选轮廓,连接的顺序取决于轮廓在XLD存储的顺序。注意如果一个轮廓为几个轮廓中的一部分,第二个轮廓的连接可能被第一个轮廓废弃(啥意思?)。
    连接的损失值(或者称总距离)由上面定义的距离计算出来。两个轮廓之间的距离越小,损失值越小。如果距离和阈值相近,则损失值很大。另一个机制是损失值取决于连接两个轮廓的分割线。这部分取决于回归线分割线和其长度的夹角(the angle of the line segment against the regression line as well as of its length,看不懂….).
    总而言之,不同的参数由阈值和权值归一化。相反的,Unoin_collinear_contours_ext_xld给了控制每个参数单独作用的机会。还有,这个算子允许设置损失值的限制,从而避免轮廓连接相近于所有标准的值。
    最后,Mode参数可以控制随着输入轮廓的属性。比如,edges_sub_pix附着于每个轮廓点一些属性:局部方向、边缘反映、边缘方向等。选择默认值'attr_keep',所有的属性都会拷贝到输出值,如果一个轮廓在连接的时候被翻转,则适应新的方向。如果输入轮廓过多,可能就会影响性能,尤其是接下来用不到这些属性。这时,使用'attr_forget'比较好。


    我的评论:算子说明里说,要确保是对直线进行处理,因此可能只对一些弧度弯曲很小的边缘进行连接,或者说是对直线边缘提取断裂的情况进行连接,如方块、直线边等。

    union_adjacent_contours_xld
    连接端点相近的轮廓


    输入:
    Contours
    MaxDistAbs:轮廓之间端点的最大距离
    默认:10.0
    范围:大于等于0
    MaxDistRel:端点之间距离相对于长的轮廓(到底是不是指距离与长轮廓长度之比?)
    默认:1.0
    范围:大于等于0
    Mode: :对待轮廓属性处理的标签设置,字符
    默认:'attr_keep'
    可选list:'attr_keep', 'attr_forget'


    输出:
    UnionContours


    这个算子连接所有端点相近的输入轮廓,是一个串联结果。如果必要的话,这些输入轮廓上的点的顺序会发生翻转,所以这些轮廓的要被连接的端点位于直接邻域中(大致意思就是轮廓本来是从左到右的顺序存的点,因为连接需要,变成了从右到左的存储顺序。因为跟这个轮廓连接的另一个轮廓更长,所以以人家的方向为准)。这个算子一直重复直到没有更多的邻域轮廓。结果就是所有新连接的轮廓,以及输入轮廓中不满足连接条件而未发生变化的轮廓,都返回到输出UnionContours中。
    如果两个轮廓的端点之间的距离不超过阈值MaxDistAbs,或者由长一些的轮廓的长度乘以相对阈值MaxDistRel,则连接。(也就是说maxDistRel是个比例值,长一些的轮廓的长度乘以这个值得到的值,去与两轮廓端点距离相比)。
    连接临近轮廓的顺序主要取决于临近的端点的距离,有最小距离的轮廓最先连接。如果有两对轮廓有一样的距离,则第一对不含最短轮廓的将被连接。
    参数Mode的意义和用法参见 union_collinear_contours_xld 中的相关说明。


    我的评论:对连接临近的轮廓具有较好适应性,但是未考虑一些相似性,仅根据离的远近来决定是否连接,可能会产生错误连接,比如会不会产生一个轮廓在同一端连接多个?在去除了很多杂轮廓的前提下,这个方法还是非常值得一试的。


    union_cocircular_contours_xld
    连接位于同一圆上的轮廓片段。


    我的评论:这个适用性对圆形物体的提取比较有用,连接的差不多了,就可以进行下一步拟合。


    union_straight_contours_xld
    将临近的具有同方向的直线轮廓连接。


    输入:
    Contours
    MaxDist:端点之间的最大距离
    默认:5.0
    MaxDiff:方向差别的最大值
    默认0.5
    Percent:上面两个参数之间的权值
    默认:50%
    Mode:平行的轮廓是否考虑
    默认:‘noparallel’
    可选值:'noparallel', 'paralleltoo', 'every'
    Iterations:迭代的次数
    默认:‘maximum‘
    建议值:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,‘maximum’
    范围1<= Iterations<= 500
    最小步进:1


    MaxDist两个轮廓的端点之间的距离。注意端点是轮廓第一个点和最后一个点在其回归线上的投影。回归线的方向要小于MaxDiff。
    如果上述两个阈值只有一个满足的话,考虑权重参数Percent,可以决定一个满足要求,但另一个比阈值高。
    例如,如果两个轮廓的端点距离是5.0,方向差是0.5,阈值设置的是MaxDist = 4.0,MaxDiff = 0.625,每个值都和阈值有25%的差距。如果Percent = 60%,则大的端点距离的权值比小的方向差值的权值高,因此这两个轮廓不被连接。相反,如果Percent = 40%,则两个轮廓就被连接。
    如果设置Percent = 100%,则只有端点距离被考虑。当Percent = 0%,则只有方向差被考虑。如果Percent = 50%,则两个阈值的权重一样。
    万一存在平行轮廓的情况,合并相邻的轮廓则具有风险。如果需要避免这种情况,则在Mode里设置‘noparallel’,否则使用Mode = ‘paralleltoo’就可以了。Mode = ‘every’则表示,每个轮廓都无条件连接,其他参数都无影响。
    合并是只对两个轮廓,采用递归的方式。


    我的评论:和collinear的区别在于,可以对非直线进行连接。可以在距离和方向中找到比较合适的平衡权重。但是不明白递归是有什么作用。
    一点不明白的是方向差别,如果方向相反,即使夹角很小,但是显示的可能是钝角,会不会被滤除了呢?

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