C++ 圆环展开 算法实现

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注: 这篇文章用的OpenCV版本是3.4.0

在机器视觉领域,经常会遇到圆环形的场景,比如零部件、瓶口等等
对于这类圆环形的场景,许多传统的视觉处理算法难以应用,比如滤波器、卷积核这种见方的工具
因此,用OpenCV实现了如下的圆环区域展开成矩形长条的方法

Mat CircleToRectangle(const Mat & circle, const Point & Center, int Radius, int RingStride)
{
  Mat rectangle;
  rectangle = Mat::zeros(Size(Radius * CV_PI * 2, RingStride), CV_8UC1);
  int nl = rectangle.rows;   // number of lines					
  int nc = rectangle.cols * rectangle.channels();   // total number of elements per line
  for (int j = 0; j < nl; j++) {
    // get the address of row j
    uchar* data = rectangle.ptr<uchar>(j);
    for (int i = 0; i < nc; i++) {
      // process each pixel ---------------------
      double theta = CV_PI * 2.0 / float(nc) * float(i + 1);
      double rho = Radius - j - 1;  //-1防止超界
      int position_x = (float)Center.x + rho * (float)std::cos(theta) + 0.5;// +0.5四舍五入
      int position_y = (float)Center.y - rho * (float)std::sin(theta) + 0.5;// +0.5四舍五入
      data[i] = circle.at<uchar>(position_y, position_x);
      // end of pixel processing ----------------
    } // end of line
  }
  return rectangle;
}

其中,输入为
Mat& circle:输入的圆环形原始图像
Point Center: 原始图像中圆环的圆心
int Radius: 原始图像中圆环的半径
int RingStride:圆环的宽度

最终生成的矩形长条,以圆环的外周长为长,以圆环的宽度为高
函数中,从圆环的最外圈开始遍历,最外圈即对应着矩形中的第一行,宽度为多少,则矩形中就有多少行

以圆心为中心构成极坐标系,则圆环上任意一点可以用rho和theta来表示
再根据公式计算出该点在图上的真是坐标,把像素值赋给矩形框中对应的位置

下面看一下实际的效果,以某汽车零部件为例

C++ 圆环展开 算法实现
下图是已经分割好的某汽车零部件的局部

C++ 圆环展开 算法实现

已知该圆环的圆心,半径,以及圆环的宽度,应用以上的函数,得到如下结果

 

可以看到,圆环展开的效果较好,圆环的细节都被较好的保留,且圆环轮廓的直线度也很高

update 19-06-20
有同学和我反映圆的一些点没有被采样,如图

C++ 圆环展开 算法实现

白色的点为被采样的点,黑色的点为未被采样的点
这个问题肯定无法避免,毕竟是从圆形到矩形。如果以恒定的采样频率,一定会存在数据的丢失,或数据的重复

但是我们可以根据需求,灵活调整采样频率,可以修改rectangle.cols
rectangle.cols越大,采样频率越高,反之则越低。

From:将图像中圆环区域展开成矩形长条的方法-OPENCV_C++实现_pejoypan的博客-CSDN博客

正文完
 
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