使用 Java 从图像中检测硬币（无开源库）

Question

问题：

编写一个 Java 应用程序，让用户捕获/上传任何图像。之后，程序将从图像中检测便士、镍、一角硬币和四分之一硬币，并显示硬币的总和（例如 1.21 美元）。任何其他现金形式（如账单、票据、支票）都将被忽略。

不得使用开源库。

我需要知道的：

经过大量研究后，我发现 Hugh Transform 实施可以提供帮助。就个人而言，我学习过商业经济学，但对复杂数学的了解非常有限。

1. 谁能指导我从初学者的角度学习休变换的来源？

2. 假设我想出了一种检测圆（椭圆）的方法。如何区分不同种类的硬币。

   • 颜色无济于事，因为只有便士有铜色。所有其他类型的硬币都是银色的。
   • 半径或直径也无济于事，因为照片缩放级别也会影响输出。
   • 最后，我们无法与其他硬币进行比较，因为图片中可能没有镍或便士。

我知道这是一个开放式问题。任何初学者级别的帮助和指导将不胜感激。

Answer 1

你有两个不同的问题。第一个是简单地找到图像上的任何圆圈。这就是霍夫变换所做的。第二个是将找到的圆圈与硬币相关联。您将需要非常复杂的特征检测算法，我不确定您是否必须从头开始编写所有代码并且不使用任何开放库。所以我建议你停止对霍夫变换的研究或改变你的任务条件。至于霍夫变换，它是一种非常简单的算法，没有任何复杂的数学运算。如果您对其实现有任何问题，您可以查看 opencv 库及其开放的source code，并将其用作您自己实现的起点。

Answer 2

首先是一些澄清问题

• 硬币可以相互重叠吗？
• 源图像的分辨率下限是多少？

我会这样处理：

1. 派生图像以使边缘可见
2. 添加一些处理以增强边缘并去除噪点
   • 形态学算子和平滑过滤器对此很有用
   • 可能是一些自适应阈值
   • 硬币周边的边缘和里面的浮雕应该是可见的！！！
3. 创建二进制图像
   • 所以下面的阈值是黑色的
   • 及以上为白色...或相反
4. 查找圆/椭圆
   • 代数或 CHT（圆霍夫变换）
5. 处理每个椭圆
   • 通过将其内部边缘与已知硬币图像进行比较
   • 可以使用任何算法，例如：
   • simple OCR
   • polygon comparison
   • 如果发现与已知硬币图像匹配，则将其价值计入您的总和
   • 您也可以尝试比较不明显的东西，例如
   • 边缘密度、边缘大小直方图等

这也可以通过找到硬币的正确位置来解决

• 所以圆圈检测保持原样
• 但为了比较
• 从源图像中取出找到的圆圈
• 转灰度
• 标准化大小、对比度/照明条件以匹配已知的灰度硬币图像
• 通过某个步骤尝试所有旋转
• 减去来源和已知图像
• 记住绝对差异最小的已知图像和旋转角度
• 最后你应该得到正确的结果
• 或者如果差异更大，那么阈值硬币不是您支持的硬币