Question

在下面的图像中我有一个不光滑的表面（我不知道它的术语）。我会在白色物体的上方做一条直线，但它有粗糙的表面。如果可见，整个物体不是水平的它是倾斜的，它的角度可以预先定义，并逐个变化。

我需要一条直线来表示这个粗糙的表面（在红色框中），这是一个平均值（或者可能不是平均值）。最后我需要一条曲线y = mx + b。你能否提出你的想法或帮助我如何处理解决方案？

Answer 1

以下是使用ImageMagick的答案的大致轮廓，ImageMagick安装在大多数Linux发行版上，可用于OSX和Windows。

首先通过在边缘涂抹黑色来清洁图像，从侧面涂抹2.5％，然后阈值处理为纯黑色和白色。同时转为PNG格式以避免丢失和错误。我通常只是通过裁剪一些边缘来修剪图像以摆脱你的锯齿状顶边，但这会使你的答案的y坐标偏斜，所以我只用黑色覆盖它。

然后切成垂直条，1像素宽。这会生成394个文件，名为vbar-0000.png到bar-0393.png

顺便说一句，它们看起来像这样：

然后遍历垂直条，寻找第一个白色像素以获得y坐标，因为我们已经知道了我们正在处理的垂直条数的x坐标。抑制任何没有白色像素的线的输出，否则它们会使曲线拟合偏斜。我将文件转换为文本来执行此操作 - 请参阅结尾处的注释。

#!/bin/bash

# Pre-processing cleanup
# Blacken in 2.5% around all edges and threshold image to pure black and white, and move to PNG to avoid losses
convert thing.jpg -background black -gravity center -crop 95x95% -extent 374x295 -colorspace gray -threshold 50% +repage thing.png

# Get height
h=$(identify -format "%h" thing.png)

# Slice into 1-pixel wide vertical bars
convert thing.png -crop 1x vbar-%04d.png

# Iterate through all bars finding the first white pixel in each
x=1
for f in vbar*png; do
   y=$(convert "$f" -depth 8 txt: | awk -F'[,:]' '/#FFFFFF/{print $2;exit}')
   # Don't output points for vbars with no white in them - they will skew the curve fitting
   if [ ! -z $y ]; then
      # Measure from bottom left instead of top-left
      ((y=h-y))
      echo $x $y
   fi
   ((x++))
done

产生此输出：

您可以将其输入GNUplot以获得系数y=mx + c。

我用红色标记了已识别点的位置：

当我将垂直条转换为文本时，在上面，我使用：

convert bar-????.png -depth 8 txt:

就是这样：

convert vbar-0145.png -depth 8 txt:

# ImageMagick pixel enumeration: 1,295,255,gray
0,0: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,1: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,2: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,3: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,4: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,5: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,6: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,7: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,8: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,9: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,10: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,11: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,12: (0,0,0)  #000000  gray(0)
...
...
0,101: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,102: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,103: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,104: (0,0,0)  #000000  gray(0)
0,105: (65535,65535,65535)  #FFFFFF  gray(255)  <--- Here is the first white pixel starting from the top
0,106: (65535,65535,65535)  #FFFFFF  gray(255)
0,107: (65535,65535,65535)  #FFFFFF  gray(255)
0,108: (65535,65535,65535)  #FFFFFF  gray(255)
0,109: (65535,65535,65535)  #FFFFFF  gray(255)
...
...

小awk脚本只查找#FFFFFF的第一次出现，即白色，然后打印出该行第一个逗号之后的y坐标。

我对GNUplot没有什么好感，但是我创建了一个名为plot.cmd的命令文件：

set title 'Plotted with Gnuplot'
set ylabel 'y-axis'
set xlabel 'x-axis'
f(x)=a*x+b
fit f(x) 'points.txt' using 1:2 via a,b
plot 'points.txt',f(x) with lines linestyle 3
set terminal png large
set output 'graph.png'
set size 1,0.5
replot

并跑了：

gnuplot plot.cmd

并得到了这个

它告诉我等式是

y = -0.26x + 225.2

GNUplot输出

After 5 iterations the fit converged.
final sum of squares of residuals : 5200.82
rel. change during last iteration : -1.49004e-07

degrees of freedom    (FIT_NDF)                        : 264
rms of residuals      (FIT_STDFIT) = sqrt(WSSR/ndf)    : 4.43848
variance of residuals (reduced chisquare) = WSSR/ndf   : 19.7001

Final set of parameters            Asymptotic Standard Error
=======================            ==========================
a               = -0.260914        +/- 0.003544     (1.358%)
b               = 225.212          +/- 0.705        (0.313%)

请注意，您可以更改bash脚本的最后几行，以便在结束时自动执行所有绘图和内容：

...
...
   fi
   ((x++))
done > points.txt

gnuplot plot.cmd

Answer 2

这是基于我的另一个答案，但我把它作为另一个单独的答案，因为它使用完全不同的技术。在这里，我使用 OpenCV计算机视觉库而不是 ImageMagick 来获取我在另一个答案中标记为红色的点。然后这些将被提供给GNUPlot，就像其他答案一样，因为我不想自己解决方程:-)

我在OpenCV方面不是那么称职，并且可能有更快的方法来实现同样的目标。

// Get x,y coordinates of first white pixel in each column of image starting from top
// Mark Setchell

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{

    Mat img = imread("/Users/Mark/tmp/thing.png",IMREAD_GRAYSCALE);
    const uchar white = 255;
    int w =img.cols;
    int h =img.rows;
    for (int x = 0; x < w; ++x)
    {
       for(int y = 0; y < h; ++y)
       {
          unsigned char val=img.at<uchar>(y, x);
          if (val == white) {
              int inverted = h - y;
              cout << x << " " << inverted << endl;
              break;
          }

       }
    }
}

用粗线定义直线？

2 个答案: