前言

博主近期基于?？礦ision Master4.0做了一個(gè)工業(yè)視覺工程項(xiàng)目，其中就使用到了?？礦M的找直線工具，然后博主根據(jù)其中的技術(shù)原理，也仿照開發(fā)了一個(gè)類似的功能，基于OpenCV和Qt5構(gòu)建一個(gè)卡尺找直線的工具。卡尺找直線是在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中常用的技術(shù)，用于檢測(cè)圖像中的圖像，廣泛應(yīng)用于工業(yè)視覺等領(lǐng)域。
卡尺擬合圓工具可以參考博主寫的利用OpenCV與Qt5構(gòu)建卡尺找圓工具（C++實(shí)現(xiàn)）

一、卡尺邊緣直線擬合概述

卡尺邊緣直線擬合是一種常用的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，用于在圖像中檢測(cè)和擬合出物體的直線邊緣。其原理基于數(shù)學(xué)幾何和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。

以下是卡尺邊緣直線擬合的基本原理：

1. 邊緣檢測(cè)：首先，在圖像上進(jìn)行邊緣檢測(cè)，將圖像中的邊緣信息提取出來。常用的邊緣檢測(cè)算法包括Sobel算子、Canny算子等。

2. 卡尺滑動(dòng)窗口：從圖像中選擇一個(gè)起始點(diǎn)，然后以固定的步長(zhǎng)和方向移動(dòng)一個(gè)小窗口（通常為一維），在窗口內(nèi)計(jì)算邊緣像素的梯度。

3. 距離度量與擬合：對(duì)于每個(gè)窗口，通過距離度量函數(shù)（例如，最小二乘法）來衡量窗口內(nèi)像素與直線之間的誤差。最常見的距離度量函數(shù)是點(diǎn)到直線的距離。

4. 迭代更新：迭代地調(diào)整窗口的位置，使得距離度量的誤差最小化。這可以通過不斷調(diào)整窗口的位置和方向來實(shí)現(xiàn)，直到達(dá)到收斂條件。

5. 直線擬合：最終，當(dāng)窗口移動(dòng)到最佳擬合直線時(shí)，將窗口內(nèi)的點(diǎn)擬合成一條直線模型。這可以通過擬合算法（如最小二乘法）來計(jì)算直線參數(shù)（如斜率和截距）。

通過上述步驟，卡尺邊緣直線擬合可以有效地從圖像中提取直線邊緣信息，并擬合出相應(yīng)的直線模型。這種方法在許多計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)中都得到了廣泛應(yīng)用，如目標(biāo)檢測(cè)、線段提取、道路標(biāo)線檢測(cè)等。

二、卡尺原理

卡尺的原理就是找N個(gè)小矩形ROI里面的灰度值突變的地方。即：遍歷每個(gè)小矩形ROI，分別找到1個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)是灰度突變的峰值。然后把這N個(gè)點(diǎn)擬合成直線或者圓。

三、1D邊緣提取

1. 通過Qt5構(gòu)建一個(gè)卡尺直線查找工具形狀，由一個(gè)個(gè)矩形工具構(gòu)建；
   

2. 對(duì)平均灰度值（輪廓）進(jìn)行高斯濾波，目的是讓曲線更平滑，消除噪點(diǎn)；
   

3. 對(duì)平滑后的輪廓求一階導(dǎo)數(shù)；
   

4. 根據(jù)設(shè)置的參數(shù)提取邊緣點(diǎn)。

四、直線擬合原理

直線擬合是一種常見的數(shù)學(xué)方法，用于通過一組離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)來估計(jì)并擬合一條直線模型。該方法可以在許多領(lǐng)域中應(yīng)用，如統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺等。

以下是直線擬合的原理：

1. 數(shù)據(jù)收集：首先，收集一組已知的數(shù)據(jù)點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)可以是實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值、樣本數(shù)據(jù)或通過其他方式獲取的數(shù)據(jù)。

2. 確定擬合模型：對(duì)于直線擬合，我們假設(shè)所需擬合的模型為一條直線。直線模型可以用斜率（slope）和截距（intercept）來表示，即y = mx + b，其中m是斜率，b是截距。

3. 損失函數(shù)選擇：選擇一個(gè)損失函數(shù)來度量觀測(cè)點(diǎn)與擬合直線之間的誤差。常見的損失函數(shù)是最小二乘法（Least Squares），即將每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)到直線的垂直距離的平方求和。

4. 參數(shù)估計(jì)：通過最小化損失函數(shù)，找到最佳的直線參數(shù)（斜率和截距）。在最小二乘法中，可以通過公式計(jì)算得到閉合解，或者使用優(yōu)化算法（如梯度下降）進(jìn)行迭代優(yōu)化。

5. 模型評(píng)估：擬合直線后，可以對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估以確定其適用性和效果。常見的評(píng)估指標(biāo)包括均方誤差（Mean Squared Error），確定系數(shù)（Coefficient of Determination）等。

五、軟件實(shí)現(xiàn)

未使用商業(yè)圖像處理庫(kù)，而是純粹Qt5+OpenCV

1. 選擇要查找直線的圖像
   

2. 繪制一個(gè)直線查找工具
   

3. 直線擬合
   

4.與?？礦ision Master對(duì)比

結(jié)束語(yǔ)

由于博主能力有限，本篇文章中提及的方法，也難免會(huì)有疏漏之處，希望您能熱心指出其中的錯(cuò)誤，以便下次修改時(shí)能以一個(gè)更完美更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉幼?，呈現(xiàn)在大家面前。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-717025.html

到了這里，關(guān)于利用OpenCV與Qt5構(gòu)建卡尺擬合直線工具（C++實(shí)現(xiàn)）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！