有什么方法可以检查 LSD 的行输出是垂直还是水平

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],....]

我也尝试过形态学操作和 houghlinesP，但它们表现不佳。

Answer 1

正如您知道端点的坐标，您可以简单地计算直线的斜率

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

如果斜率为0，那么直线是水平的，如果是无穷大，那么直线是垂直的。在实践中，您很少会有等于 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。

Answer 2

我们可以用斜率来解决这个问题。我们知道角度线的斜率是 ys 和 xs

之差的比率 arctan

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

最好使用 atan2 而不是 atan。为简单起见，我们使用度数代替弧度：

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

现在让我们看看线条在不同倾斜角度下的样子：

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，我们正在获取 (0, 0) 和 (cos、sin) 之间的所有线的倾斜角（参见：Cartesian to Polar），每个 20 degrees.

现在我们需要一个逻辑来理解给定倾斜角的线是垂直的还是水平的：

水平

我会说倾斜角在 [160, 200] 或大于 340 或小于 20 之间的每条线都是水平的。

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

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

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

让我们指定一个极限变量作为阈值，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()

有什么方法可以检查 LSD 的行输出是垂直还是水平

is there any way to check if a line output of LSD is vertical or horizontal

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