如何检测带有背景网格的黑白图像中的曲线？

Question

我正在努力从这张图片中提取曲线：

它代表我不想触及的科学数据，以避免引入错误，所以我不能只是在绘图数字化仪中手动重画线：我想自动提取曲线，然后我将其输入绘图数字化仪。

我尝试以编程方式在图像上绘制白色网格，尝试与网格完全重叠并将其删除；但不幸的是，这是对纸张的扫描sheet，因此网格并不完美，因此行间距并不总是相同的。

用于网格的代码：

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
  <head>
  <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=utf-8">
  <meta name="generator" content="PSPad editor, www.pspad.com">
  <title></title>
  <script>
        sourcename = "converted";
        originalHeight = 0;
        originalWidth = 0;


function renderImage()
{
    var canvas = document.getElementById("grid");
    var context = canvas.getContext("2d");
    var image = new Image();
    image.onload = function() {
        selectedimage = image;
        originalHeight = image.height;
        originalWidth = image.width;
        canvas.height = image.height;
        canvas.width = image.width;
        context.drawImage(image,  0, 0, canvas.width, canvas.height);
        xstep = document.getElementById("rngXstep").value*1;
        ystep = document.getElementById("rngYstep").value*1;
        xoffset = document.getElementById("rngxoffset").value*1;
        yoffset = document.getElementById("rngyoffset").value*1;
        strokewidth = document.getElementById("rngstrokewidth").value*1;
        color = document.getElementById("color").value;
        document.getElementById("xstep").value = document.getElementById("rngXstep").value*1
        document.getElementById("ystep").value = document.getElementById("rngYstep").value*1
        document.getElementById("xoffset").value = document.getElementById("rngxoffset").value*1
        document.getElementById("yoffset").value = document.getElementById("rngyoffset").value*1
        document.getElementById("strokewidth").value = document.getElementById("rngstrokewidth").value*1
        drawGrid(context,0,0,0,xoffset,yoffset,xstep,ystep,0,0,color,strokewidth);
    };
    image.src = "chart-test-2.png";
}

var drawGrid = function(context, w, h, id, xoff, yoff, xstep, ystep, xmax, ymax, color,width) {
            for (var x = 0; x <= originalWidth; x += xstep) {
                context.moveTo(1 + x + xoff, 0 + yoff);
                context.lineTo(1 + x + xoff, originalHeight + yoff);
            }


            for (var x = 0; x <= originalHeight; x += ystep) {
                context.moveTo(0, 1 + x + yoff);
                context.lineTo(originalWidth, 1 + x + yoff);
            }

            context.strokeStyle = color;
            context.lineWidth = width;
            context.stroke();
}


</script>
  </head>
  <body>
x step: <input type="text" id="xstep" name="xstep" value=4.1>
<input type="range" id="rngXstep" name = "rngXstep" value="4.1" onchange="renderImage()" step=.1><br>

y step:<input type="text" id="ystep" name="ystep" value=4.1>
<input type="range" id="rngYstep" name = "rngYstep" value="4.1" onchange="renderImage()" step=.1><br>

x offset: <input type="text" id="xoffset" name="xoffset" value=0>
<input type="range" id="rngxoffset" name = "rngxoffset" value="0" onchange="renderImage()" step=.1><br>

y offset:<input type="text" id="yoffset" name="yoffset" value=0>
<input type="range" id="rngyoffset" name = "rngyoffset" value="0" onchange="renderImage()" step=.1><br>

width: <input type="text" id="strokewidth" name="strokewidth" value=2>
<input type="range" id="rngstrokewidth" name = "rngstrokewidth" value="2" onchange="renderImage()" step=.1><br>

color: <input type="text" id="color" name="color" value="white"> (red, white, blue,...)<br>

<canvas id="grid"></canvas><br>
    <img id="chart" name="chart" src="chart-test-2.png"  ><br>
  </body>
</html>

直接将图像放入绘图数字化仪是行不通的，因为曲线具有与网格相同的颜色，而绘图数字化仪使用颜色自动检测曲线。

然后我决定尝试一种不同的方法：寻找图像中最粗的线；我可以尝试编写自己的算法，扫描每个像素并确定哪个像素有更多的黑色邻居……但我可能会重新发明轮子；我问 ImageMagick 作者他的程序是否能够做这样的事情，但他说不能。

然后我发现OpenCV实现了一些算法，比如Hough Transform，Contour detector，可能还有很多其他的；但我是 OpenCV 的新手，所以我需要一些提示，了解哪些函数最适合我的需要。

可以Hough transform detect also curved lines, or only segments? Can contour detector also detect open curves or just closed lines? Or should I use canny edge detection吗？

但另一个问题是我需要 javascript 个示例，而不是 C++ 或 Python。

但我对任何 javascript 解决方案持开放态度，OpenCV 不是唯一的选择。

Answer 1

经过多次实验（基于these examples）和测试，我最终得到了这个代码：

let src = cv.imread('canvasInput');
let dst = new cv.Mat();
let M = cv.Mat.ones(3, 3, cv.CV_8U);
let anchor = new cv.Point(-1, -1);

cv.dilate(src, dst, M, anchor, 1, cv.BORDER_CONSTANT, cv.morphologyDefaultBorderValue());
cv.imshow('canvasOutput', dst);
src.delete(); dst.delete(); M.delete();

可能通过连接多个进一步的过滤器可以获得更好的结果，无论如何我已经通过这种方式获得了可接受的结果。

完整源图片：

已编辑，但未修改数据：

由上面的代码处理（“扩张”）：

提交给webplotdigitizer（看右边的设置，黄色区域是webplotdigitizer唯一处理过的）：

webplotdigitizer 的原始处理；出现了一些杂散点，但可以很容易地手动删除它们：

已清理：

重新绘制：

注意：原图中水平和垂直比例不同：水平一个是4x w.r.t垂直一个；垂直调整大小 4 倍我得到：

将最终图像叠加在源图像上，我们可以看到它完美匹配：

当然，在同一个源代码中进行数字化会更好，但这是另一回事了...

如何检测带有背景网格的黑白图像中的曲线？

How to detect a curve in a B&W image with a background grid?

javascript

charts

curve

image

detection