霍夫变换：如何从投票矩阵中获得线条？

如何解决霍夫变换：如何从投票矩阵中获得线条？

所以我试图用python和c ++实现霍夫变换（使用Pybind11在两种语言之间进行接口）。我在绘制hough空间时看起来不错，但我只是无法从投票矩阵的最大值得到一条线。 这是C ++代码（与我使用PyBind11的外观有些不同）：

py::array_t<int> houghTransform(py::array_t<int> image,int angleStep,int angleAmount) {
    auto imageBuf = image.mutable_unchecked<3>();
    int height = imageBuf.shape(0);
    int width = imageBuf.shape(1);

    py::array_t<int> edgeMatrix = edgeDetect(imageBuf,height,width);
    auto edgeMatrixBuf = edgeMatrix.mutable_unchecked<2>();

    int distanceAxis = 2 * sqrt(pow((float) height,2.0) + pow((float) width,2.0));
    int angleAxis = angleAmount;
    
    int angleDim = (int) angleAxis / angleStep;
    int distanceDim = (int) distanceAxis / 2;

    py::array_t<int> votingMatrix = py::array_t<int>({distanceAxis,angleDim});
    auto votingMatrixBuf = votingMatrix.mutable_unchecked<2>();

    // fill voting matrices with zeros
    for(int i=0; i<distanceDim; i++) {
        for(int j=0; j<angleDim; j++) {
            votingMatrixBuf(i,j) = 0;
        }
    }

    // Vote
    for(int x=0; x<edgeMatrixBuf.shape(0); x++) {
        for(int y=0; y<edgeMatrixBuf.shape(1); y++) {
            if(edgeMatrixBuf(x,y) == 1) {

                int counter = 0;
                float theta;
                float ro;

                for(int thetaIdx=0; thetaIdx<=angleAxis; thetaIdx++) {
                    if(thetaIdx % angleStep == 0) {
                        counter++;
                        theta = (float) (thetaIdx) * (M_PI / 180);
                        ro = distanceDim + std::round((x * cos(theta)) + (y * sin(theta)));
                        votingMatrixBuf(ro,counter) += 1;
                    }
                }

            }
        }
    }

    return votingMatrix;
}

如您所见，函数的参数是图像矩阵，我将其转换为边缘为1且其余为0的矩阵，因此得到了感兴趣的像素。 int angleAmount是我要尝试的角度范围，而int angleStep是我真正要使用的那个角度的角度（例如，跳过第二个theta）。但是对于这个示例，我将使用angleAmount = 360和angleStep =1。因此，我将使用从1到360的所有角度。

这是python代码：

from PIL import Image
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import time

from houghTransform import houghTransform


def apply_hough_transform(image_path: str=""):
    image = np.array(Image.open(image_path))
    lines = houghTransform(image,1,360)

    p = np.unravel_index(lines.argmax(),lines.shape)
    
    max_distance = 2 * np.sqrt(pow(image.shape[0],2) + pow(image.shape[1],2))

    ro = p[0] - (max_distance / 2)
    theta = p[1] * (np.pi / 180)

    a = np.cos(theta)
    b = np.sin(theta)
    x = a * ro
    y = b * ro

    pt1 = (int(x + 1000*(-b)),int(y + 1000*(a)))
    pt2 = (int(x - 1000*(-b)),int(y - 1000*(a)))
    
    fig,axs = plt.subplots(2)

    axs[0].matshow(lines)
    axs[0].scatter(p[1],p[0],facecolors="none",edgecolors="r")

    axs[1].plot([pt1[0],pt2[0]],[pt1[1],pt2[1]])
    axs[1].imshow(image)
    plt.show()

apply_hough_transform(image_path="images/black_line.png")

函数houghTransform与我使用PyBind11导出到Python的c ++代码相同。 这是图像：

我还尝试使用此功能创建该行：

def line(x):
    return -(1 / np.arctan(theta)) * (x - ro * np.cos(theta)) + ro * np.sin(theta)

但是它也不起作用。 你能发现我的错误吗？我已经坐了很长时间，所以非常感谢您的帮助！