有什么方法可以检查LSD的线输出是垂直的还是水平的

Question

我在 python 和 OpenCV 中使用 LSD: LineSegmentDetector，现在的问题是我想计算检测到的水平线数和检测到的垂直线数。

img = cv2.imread("test/images.jpg")
gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
thresh = cv2.threshold(gray, 100, 200, cv2.THRESH_BINARY_INV + cv2.THRESH_OTSU)[1]
linesL = lsd(gray)
for line in linesL:
    x1, y1, x2, y2, width = map(int,line)
    length = line_length(x1,y1,x2,y2)
    if line[-1]<3:
        lines_img = cv2.line(img, (x1,y1), (x2,y2), (0,0,0),1)
show_img(lines_img,"FLD")

线数组 [[x1,y1,x2,y2,width],....]

我也尝试过形态学运算和 houghlinesP，但它们表现不佳。

Answer 1

我们可以使用斜率来解决这个问题。我们知道一条线的斜率是arctanys 和xs 之比的xs

slope_as_angle = atan((y1 - y2) / (x1 - x2))

最好使用atan2 而不是atan。为简单起见，让我们使用度数而不是弧度：

slope_as_angle = math.degrees(math.atan2((y1 - y2), (x1 - x2)))

现在让我们看看不同倾斜角度下线条的外观：

for i in range(0, 360, 20):
    x = 10 * math.cos(math.radians(i))
    y = 10 * math.sin(math.radians(i))
    spl = math.degrees(math.atan2(y - 0, x - 0)) % 360

    plt.plot([0, x], [0, y], label=str(i))

plt.legend()
plt.show()

请注意，对于每个 20 degrees，我们正在获取 (0, 0) 和 (cos, sin) 之间的所有线的倾斜角（请参阅：Cartesian to Polar）。

现在我们需要一个逻辑来理解一条线在给定的倾斜角度下是垂直还是水平：

水平

我会说每条斜角在 [160, 200] 或大于 340 或小于 20 之间的线是水平的。

if 160 < angle < 200 or 340 < angle or angle < 20

更好的方法：

if 160 < angle < 200 or not 20 < angle < 340

垂直

我会说斜角在 [60, 120] 或 [240, 300] 之间的每条线都是垂直的。

if 60< angle < 120 or 240 < angle < 300.

让我们指定一个限制变量作为阈值，以便我们可以随意更改它：

对于水平线：

if (not limit < spl <= 360 - limit) or (180 - limit <= spl < 180 + limit):

垂直线：

if (90 - limit < spl < 90 + limit) or (270 - limit < spl < 270 + limit):

要检查的代码是：

def check_the_line(slope, limit=10):
    if (not limit < spl <= 360 - limit) or (180 - limit <= spl < 180 + limit):
        return "h"
    elif (90 - limit < spl < 90 + limit) or (270 - limit < spl < 270 + limit):
        return "v"
    
    return "o"

让我们验证一下：

import math
from matplotlib import pyplot as plt

fig, (ax1, ax2, ax3) = plt.subplots(3, 1)

limit = 10


def check_the_line(slope, limit=10):
    if (not limit < spl <= 360 - limit) or (180 - limit <= spl < 180 + limit):
        return "h"
    elif (90 - limit < spl < 90 + limit) or (270 - limit < spl < 270 + limit):
        return "v"

    return "o"


for i in range(0, 360, 1):
    x = 10 * math.cos(math.radians(i))
    y = 10 * math.sin(math.radians(i))
    spl = math.degrees(math.atan2(y, x)) % 360

    ax1.plot([0, x], [0, y])
    if check_the_line(spl, limit=limit) == "h":
        ax2.plot([0, x], [0, y])
    elif check_the_line(spl, limit=limit) == "v":
        ax3.plot([0, x], [0, y])

ax1.set_title("All lines")
ax1.set_xlim([-10, 10])
ax1.set_ylim([-10, 10])

ax2.set_title("Horizontal Lines")
ax2.set_xlim([-10, 10])
ax2.set_ylim([-10, 10])

ax3.set_title("Vertical Lines")
ax3.set_xlim([-10, 10])
ax3.set_ylim([-10, 10])
plt.show()

Answer 2

你知道端点的坐标，你可以简单地计算直线的斜率

slope = (y2 - y1) / (x2 - x1)

如果斜率为0，则直线是水平的，如果是无穷大，那么直线是垂直的。 实际上，您很少有等于 0 或无穷大的斜率。所以简单地设置一个阈值：

if abs(slope) < 1:
    print("It's an horizontal line!")
elif abs(slope) > 100:
    print("It's a vertical line!")
else:
    print("It's... a line!")

如果您真的只关心水平线和垂直线，另一个简单的解决方案是比较 x 值和 y 值：

if abs(x1 - x2) < 5:
    print("It's a vertical line!")
elif abs(y1 - y2) < 5:
    print("It's an horizontal line!")
else:
    print("It's... a line!")

编辑：我在斜率比较中添加了绝对值。