使用 OpenCV 的 Sobel 运算计算图像梯度方向

Question

我正在尝试使用 OpenCV 的 Sobel 方法的结果来确定图像梯度方向。

我知道这应该是一项非常简单的任务，我想我理解了理论，但实现它比我想象的更具挑战性。

我希望渐变方向在 0-360 度之间，但是我的代码显示所有渐变都在 180 到 270 度之间。

我提交了此代码的先前版本，其中包含整数除法问题。我已经解决了这个问题，但它并没有解决方向角度受限的问题。

我已经浏览了所有代码，但我就是看不出哪里出错了？谁能发现我的错误？

谢谢。

void getGradients(IplImage* original, cv::Mat* gradArray)
{
cv::Mat original_Mat(original, true);

// Convert it to gray
cv::cvtColor( original_Mat, original_Mat, CV_RGB2GRAY );
//cv::blur(original_Mat, original_Mat, cv::Size(7,7));

/// Generate grad_x and grad_y
cv::Mat grad_x = cv::Mat::zeros(original->height, original->width, CV_16S); 
cv::Mat grad_y = cv::Mat::zeros(original->height, original->width, CV_16S);

/// Gradient X
cv::Sobel(original_Mat, grad_x, CV_16S, 1, 0, 3);

/// Gradient Y
cv::Sobel(original_Mat, grad_y, CV_16S, 0, 1, 3);

uchar* pixelX = grad_x.data;
uchar* pixelY = grad_y.data;
uchar* grad1 = gradArray[0].data;
uchar* grad2 = gradArray[1].data;
uchar* grad3 = gradArray[2].data;
uchar* grad4 = gradArray[3].data;
uchar* grad5 = gradArray[4].data;
uchar* grad6 = gradArray[5].data;
uchar* grad7 = gradArray[6].data;
uchar* grad8 = gradArray[7].data;
int count = 0;
int min = 999999;
int max = -1;

for(int i = 0; i < grad_x.rows * grad_x.cols; i++) 
{
        double directionRAD = atan2(pixelY[i], pixelX[i]);
        int directionDEG = (int)(180 + directionRAD / M_PI * 180);

        if(directionDEG < min){min = directionDEG;}
        if(directionDEG > max){max = directionDEG;}

        if(directionDEG >= 0 && directionDEG <= 45)         { grad1[i] = 255; count++;}         
        if(directionDEG >= 45 && directionDEG <= 90)        { grad2[i] = 255; count++;}         
        if(directionDEG >= 90 && directionDEG <= 135)       { grad3[i] = 255; count++;}         
        if(directionDEG >= 135 && directionDEG <= 190)      { grad4[i] = 255; count++;}         
        if(directionDEG >= 190 && directionDEG <= 225)      { grad5[i] = 255; count++;}         
        if(directionDEG >= 225 && directionDEG <= 270)      { grad6[i] = 255; count++;}     
        if(directionDEG >= 270 && directionDEG <= 315)      { grad7[i] = 255; count++;}
        if(directionDEG >= 315 && directionDEG <= 360)      { grad8[i] = 255; count++;}

        if(directionDEG < 0 || directionDEG > 360)
        {
            cout<<"Weird gradient direction given in method: getGradients.";
        }

}

}

Answer 1

grad_x 和 grad_y 是 CV_16SC1 类型的 Mats，即其中的每个像素占用两个字节。

但是，您将 pixelX 和 pixelY 声明为指向 8 位字节的指针。因此pixelX[1]是第一个梯度的第二个字节，而不是第二个梯度。

你需要

short* pixelX = grad_x.ptr<short>(0);
short* pixelY = grad_y.ptr<short>(0);

Answer 2

问题来了

uchar* pixelX = grad_x.data;
uchar* pixelY = grad_y.data;

这里

 double directionRAD = atan2(pixelY[i], pixelX[i]);

你不用 abs()，而是使用无符号指针。这就是为什么你不能得到 x 或 y 负数的原因。

应该是：

short* pixelX = (short*) grad_x.data;
short* pixelY = (short*) grad_y.data;

和

 double directionRAD = atan2((double)pixelY[i], (double)pixelX[i]);