霍夫变换(Hough Transform)的主要思想：
一条直线在平面直角坐标系(x-y)中可以用y=ax+b式表示，对于直线上一个确定的点(x0,y0)，总符合y0-ax0=b，而它可以表示为参数平面坐标系(a-b)中的一条直线。因此，图像中的一个点对应参数平面的一条直线，同样，图像中的一条直线对应参数平面上的一个点。
基本Hough变换检测直线：
由于同一条直线上的不同点在参数平面中是会经过同一个点的多条线。对图像的所有点作霍夫变换，检测直线就意味着找到对应参数平面中的直线相交最多的点。对这些交点做票数累计，然后取出票数大于最小投票数的点，即为原坐标系里检测出的直线。
一般，直线的参数方程为 ρ=xcosθ+ysinθ
OpenCV中的基本霍夫变换直线检测函数 cv::HoughLines：
函数输入为一幅二值图像（有很多待检测点），其中一些点排列后形成直线，通常这是一幅边缘图像，比如来自Sobel算子或Canny算子。函数的输出是cv::Vec2f的向量，每个元素都是一对代表检测到的直线的浮点数(ρ, θ)。函数的作法是先求出原图像中每点的极坐标方程，若相交于一点的极坐标曲线的个数大于最小投票数，则将该点(ρ, θ)（参数坐标系点）放入输出向量。
#include "opencv2/highgui.hpp"
#include "opencv2/core.hpp"
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include <iostream>
#define PI 3.1415926
class LineFinder{
private:
std::vector<cv::Vec2f> lines;
double deltaRho; // 参数坐标系的步长(theta表示与直线垂直的角度)
double deltaTheta;
int minVote; // 判断是直线的最小投票数
public:
LineFinder() {
deltaRho = 1;
deltaTheta = PI / 180;
minVote = 80;
}
void setAccResolution(double dRho, double dTheta) {
deltaRho = dRho;
deltaTheta = dTheta;
}
void setMinVote(int minv) {
minVote = minv;
}
// Hough变换检测直线;rho=1,theta=PI/180参数坐标系里的步长,threshold=最小投票数
void findLines(cv::Mat& binary){
lines.clear();
cv::HoughLines(binary, lines, deltaRho, deltaTheta, minVote);
}
void drawDetectedLines(cv::Mat& result){
std::vector<cv::Vec2f>::const_iterator it = lines.begin();
while (it != lines.end())
{
// 以下两个参数用来检测直线属于垂直线还是水平线
float rho = (*it)[0];
float theta = (*it)[1];
if (theta < PI / 4. || theta > 3.*PI / 4.)
{ // 若检测为垂直线,直线交于图片的上下两边,先找交点
cv::Point pt1(rho / cos(theta), 0);
cv::Point pt2((rho - result.rows*sin(theta)) / cos(theta), result.rows);
cv::line(result, pt1, pt2, cv::Scalar(255), 1); //
}
else // 若检测为水平线,直线交于图片的左右两边,先找交点
{
cv::Point pt1(0, rho / sin(theta));
cv::Point pt2(result.cols, (rho - result.cols*cos(theta)) / sin(theta));
cv::line(result, pt1, pt2, cv::Scalar(255), 1);
}
++it;
}
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
cv::Mat image = cv::imread("D:/VS_exercise/images/road1.jpg");
cv::Mat imageGray;
cv::Mat contours;
cv::cvtColor(image, imageGray, cv::COLOR_RGB2GRAY);
cv::Canny(imageGray, contours, 190, 300);
// 在原图的拷贝上画直线
cv::Mat result(contours.rows, contours.cols, CV_8U, cv::Scalar(255));
image.copyTo(result);
// Hough变换检测
LineFinder finder;
finder.setMinVote(130);
finder.findLines(contours);
finder.drawDetectedLines(result);
// 显示
cv::namedWindow("Detected Lines with Hough");
cv::imshow("Detected Lines with Hough", result);
cv::waitKey(0);
return 0;
}
