基于hough變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)大學(xué)論文

PAGE12PAGEI基于Hough變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)摘要在當(dāng)代社會(huì)中，Hough變換圓檢測(cè)技術(shù)的學(xué)習(xí)和使用日益廣泛，Hough變換的原理是一種用于在邊緣增強(qiáng)處理后的圖像中,提取邊緣特征的有效而又簡(jiǎn)單的方法，它能用來(lái)夠提取圖形中的直線、圓、橢圓、二次曲線甚至是任意形狀的邊緣形狀進(jìn)行Hough檢測(cè)。Hough變換在計(jì)算機(jī)監(jiān)視、軍事防御、辦公自動(dòng)化等許多領(lǐng)域中都得到了普遍的關(guān)注和廣泛的應(yīng)用?；贖ough變換圓檢測(cè)技術(shù)對(duì)一些單位進(jìn)行客流統(tǒng)計(jì)非常有意義，通過(guò)對(duì)客流量的統(tǒng)計(jì)和分析能理性安排計(jì)劃和合理分配資源，使得運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)更加完善。國(guó)內(nèi)外的一些研究人員已經(jīng)利用Hough變換技術(shù)統(tǒng)計(jì)公交系統(tǒng)的載客量,使得公交系統(tǒng)更加趨于完善。本論文以基礎(chǔ)Hough變換圓為基礎(chǔ)，在MATLAB軟件中進(jìn)行模擬仿真。首先在MATLAB中建立一個(gè)能對(duì)視頻處理的操作界面，導(dǎo)入一段自上向下拍攝的視頻，對(duì)視頻中的類似圓頭型進(jìn)行判斷識(shí)別，最后對(duì)識(shí)別到的類似圓頭型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：Hough變換客流統(tǒng)計(jì)類似圓MATLAB仿真BasedonHoughtransformcircledetectiontechnologyoftrafficstatisticszyAbstractInmodernsociety,theHoughtransformcircletolearnandapplytheincreasinglywidespread.Houghtransformisusedintheimageaftertheedgeenhancementprocessing,extractingedgefeaturessimpleandeffectivemethod,itcanextractastraightline,circle,ellipse,theconiceventheedgeofarbitraryshape.Houghtransformincomputervision,militarydefense,officeautomationandotherfieldshavebeenwidespreadconcernandawiderangeofapplications.UsingtheHoughtransformcircledetectiontechnologysomeunitsverymeaningfultrafficstatistics,trafficstatisticsandanalysisoftherationalschemeofarrangementandrationalallocationofresources,makingoperatingsystemsmoreperfect.Homeandabroad,someresearchershaveusedtheHoughtransformthecarryingcapacityoftheStatisticsbussystem,makingthebussystemtobecomemoreperfect.

ThisthesisisthebasisofHoughtransformcircle-basedsimulationintheMATLABsoftware.FirsttheestablishmentofavideoprocessinginMATLABuserinterface,importthevideotakendownintheperiodofself-judgmentrecognition,videoroundtype,andfinallytoidentifyasimilarround-typestatisticsobtainedthedata.KeyWords:Houghtransformation;Trafficstatistics;Smilartoround;MATLABsimulation目錄摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1論文的意義和目的 11.2關(guān)于客流統(tǒng)計(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 11.3全文安排 3第二章Hough變換原理 42.1Hough的概述 42.2Hough變換的基本思想 42.3Hough變換對(duì)圓的檢測(cè) 62.4運(yùn)用Hough變換判別類似圓 82.5Hough變換圓圖像處理原理 92.5.1已知半徑的圓 92.5.2未知半徑的圓 102.5.3橢圓 102.5.4總結(jié) 102.6Hough變換的優(yōu)缺點(diǎn) 102.6.1Hough的優(yōu)點(diǎn)以及運(yùn)用 102.6.2Hough變換缺點(diǎn)和改進(jìn)方法 11第三章基于Hough變換圓技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)MATLAB的實(shí)現(xiàn) 133.1MATLAB的簡(jiǎn)述 133.2基于Matlab的Hough變換檢測(cè)圓的實(shí)現(xiàn) 143.2.1Hough變換檢測(cè)圓算法的設(shè)計(jì)步驟 143.2.2Hough變換檢測(cè)圓的Matlab算法概述 143.3素材的提取和處理 153.4MATLAB中視頻操作界面GUIDE的制作 153.4.1創(chuàng)建MatlabGUI界面通常有兩種方式： 153.4.2基于Hough變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)軟件系統(tǒng)的GUI界面的制作步驟 163.4.3基于Hough變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)的主程序與界面的同步問(wèn)題 183.4程序的運(yùn)行原理和MATLAB模擬的實(shí)現(xiàn) 19第四章論文總結(jié) 234.1論文完成的基本情況 234.2論文總結(jié) 23參考文獻(xiàn) 25致謝 26附錄 27第一章緒論南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）緒論1.1論文的意義和目的在現(xiàn)代社會(huì)中，Hough變換圓的學(xué)習(xí)和應(yīng)用日益廣泛，Hough變換的原理是一種用于在邊緣增強(qiáng)處理后的圖像中，提取相關(guān)邊緣特征的有效而又簡(jiǎn)單的方法，它能夠提取直線、圓、橢圓、二次曲線甚至是任意形狀的邊緣。Hough變換在計(jì)算機(jī)檢測(cè)、軍事類防御、自動(dòng)化等領(lǐng)域都得到了普遍的關(guān)注和廣泛的應(yīng)用。通過(guò)人數(shù)(包括各年齡段/性別的人數(shù))這些準(zhǔn)確的量化數(shù)據(jù)來(lái)研究流量規(guī)律，不但可以了解相關(guān)設(shè)施在運(yùn)行中的狀況，還可以利用這些高精度的數(shù)據(jù)，進(jìn)行有效的組織運(yùn)營(yíng)工作：通過(guò)深入的顧客數(shù)據(jù)研究，可以最大限度地挖掘賣場(chǎng)的銷售潛力，增加銷售機(jī)會(huì)；同時(shí)，對(duì)于人流密度較大的區(qū)域采取相應(yīng)的措施，還可以進(jìn)行很好的走向引導(dǎo)和安全預(yù)警。所以用Hough變換圓技術(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)客流量對(duì)企業(yè)的發(fā)展很有幫助。運(yùn)用Hough變換技術(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)客流量，是值得我們學(xué)習(xí)和研究的。Hough變換圓在客流統(tǒng)計(jì)上的應(yīng)用各有優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度相對(duì)較快；缺點(diǎn)是難以預(yù)測(cè)耗時(shí)，因而難以控制。將Hough變換技術(shù)運(yùn)用到客流統(tǒng)計(jì)上能提高很多商場(chǎng)和運(yùn)輸場(chǎng)所的工作效率以及監(jiān)控力度，減少監(jiān)視儀器，節(jié)約了成本。這樣商場(chǎng)里就能通過(guò)這種技術(shù)統(tǒng)計(jì)天、周、月、年的客流量，使得商場(chǎng)能及時(shí)改變營(yíng)銷策略。經(jīng)營(yíng)者通過(guò)視頻客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，可以正確地掌握每個(gè)門(mén)店的客流分布，區(qū)別旺區(qū)及非旺區(qū)，并通過(guò)改善貨架布置，盡量達(dá)到客流量理想的分布。通過(guò)分析區(qū)域客流密度以及分析顧客的購(gòu)買(mǎi)偏好，采取不同的針對(duì)性宣傳促銷策略，力爭(zhēng)將客流吸引到各個(gè)門(mén)店。通過(guò)店面之間的客流數(shù)據(jù)的比較(同類規(guī)模的客流量)來(lái)鞭策店長(zhǎng)與員工的表現(xiàn)，并鼓勵(lì)良性的競(jìng)爭(zhēng)，以提高每個(gè)店鋪的業(yè)績(jī)。調(diào)整半年后，在保證原有旺鋪穩(wěn)定客流量的同時(shí)，大幅提升了總體銷售額。在汽車站中，經(jīng)過(guò)監(jiān)視器統(tǒng)計(jì)乘客所去某一地方的客流，我們能得出大部分乘客的所需，汽車站通過(guò)改變不同的車次來(lái)調(diào)節(jié)，這樣既滿足了乘客又挺高了汽車站運(yùn)送效率，一舉兩得[1]。客流信息是衡量商業(yè)設(shè)施（如超市、商場(chǎng)、購(gòu)物中心等）運(yùn)營(yíng)狀況的重要工具。所以，我們需要進(jìn)一步的對(duì)Hough變換圓進(jìn)行研究和探討。1.2關(guān)于客流統(tǒng)計(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀近年來(lái)，由于中國(guó)人口較多,企業(yè)對(duì)客流統(tǒng)計(jì)比較困難,客流統(tǒng)計(jì)已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視。在零售業(yè)迅速發(fā)展的今天，中國(guó)、新加坡、歐美、香港、日本等越來(lái)越多的國(guó)家和城市的大型購(gòu)物中心和連鎖商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)使用客流統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)[2]。國(guó)內(nèi)一些不發(fā)達(dá)地區(qū)的購(gòu)物中心也會(huì)在節(jié)假日采用人工點(diǎn)數(shù)的方式進(jìn)行客流量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)；還有一些商家采用了準(zhǔn)確率較低的紅外線等方式進(jìn)行長(zhǎng)期的客流量的統(tǒng)計(jì)。但是由于人工計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確率偏低且無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)，紅外線方式又不能雙向統(tǒng)計(jì)客流量，更無(wú)法統(tǒng)計(jì)并排時(shí)顧客的人數(shù)，因此，我們需要借助視頻分析技術(shù)，準(zhǔn)確率高達(dá)95%的新型客流統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，目前已在諸多購(gòu)物中心內(nèi)使用，相信在不遠(yuǎn)的未來(lái)將越來(lái)越受到購(gòu)物中心的青睞。擁有真正高效準(zhǔn)確的客流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)是購(gòu)物中心在同行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中能立于不敗之地的重要手段[3]?，F(xiàn)在常用的客流統(tǒng)計(jì)方式從技術(shù)上來(lái)講有如下幾種：1、紅外對(duì)射，它的價(jià)格便宜，但是不能識(shí)別進(jìn)出方向，也不能辨別多人同時(shí)進(jìn)出的情況，準(zhǔn)確率比較低，需要在人流出入口上安裝立式的對(duì)射柱，會(huì)影響通行，但是它的實(shí)現(xiàn)成本較低。這是一種比較早期的方法，產(chǎn)品很多，魚(yú)龍混雜，一些非常低端市場(chǎng)還在使用。2、紅外幕簾，一般安裝在出入口上部，能識(shí)別進(jìn)出口方向，多人同行進(jìn)出時(shí)準(zhǔn)確率嚴(yán)重降低，實(shí)現(xiàn)成本中等。3、地面踏板開(kāi)關(guān)，以前常見(jiàn)于公交車之類，但是多人同時(shí)進(jìn)出無(wú)法分辨，也不能判斷方向，成本較低，故障率比較高，維護(hù)成本高。這是一種原始的方法，已經(jīng)趨于淘汰。4、早期的視頻分析技術(shù)，采用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別、絆線檢測(cè)實(shí)現(xiàn)，常見(jiàn)PC后端分析，準(zhǔn)確率一般，系統(tǒng)部署比較復(fù)雜，維護(hù)成本高，建設(shè)成本高。是國(guó)外IOI，OV等出品商傳進(jìn)來(lái)的技術(shù)，國(guó)產(chǎn)也有一些視頻分析廠商在提供相應(yīng)的PC軟件。5、較新的雙目視頻分析技術(shù)，通過(guò)兩個(gè)垂直向下鏡頭的視場(chǎng)相差，識(shí)別通過(guò)目標(biāo)的高低程度，判斷是否為常見(jiàn)人體高度，來(lái)判斷人流和方向。但是它的系統(tǒng)建設(shè)成本很高。這也是國(guó)外廠商傳進(jìn)來(lái)的技術(shù)，國(guó)內(nèi)的同類產(chǎn)品還不是很成熟。6、最新的基于模式識(shí)別的智能視頻分析技術(shù)，采用單個(gè)垂直向下的攝像頭，能對(duì)人頭、肩膀形狀，頭發(fā)紅外反射率等進(jìn)行特征識(shí)別，識(shí)別出人體并且判斷方向，而且儀器的部署簡(jiǎn)單，據(jù)說(shuō)準(zhǔn)確率可以做到95%以上。國(guó)內(nèi)的一些研究者開(kāi)始用Hough變換圓技術(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)客流量。浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)系研究出應(yīng)用于公交客流統(tǒng)計(jì)的機(jī)器視覺(jué)方法，其運(yùn)用Hough變換對(duì)類似圓進(jìn)行檢測(cè)，并且針對(duì)Hough變換的結(jié)果進(jìn)行結(jié)合模糊置信度的感知聚類，從而有效去除了視頻中虛假候選頭部的輪廓，比較準(zhǔn)確地在視頻中圈出乘客，實(shí)現(xiàn)了視頻視場(chǎng)中每個(gè)乘客的準(zhǔn)確定位?，F(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,應(yīng)用該方法進(jìn)行公交客流量統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確率可高達(dá)85%以上。還有青島大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院研究的基于邊緣背景差法和Hough變換的公交乘客頭部檢測(cè)方法，由Hough變換檢測(cè)獲得乘客的頭部圓形輪廓，然后從視覺(jué)感知的角度消除虛假輪廓，從而能檢測(cè)出乘客識(shí)別的頭部，統(tǒng)計(jì)出客流人數(shù)[4]。1.3全文安排第一章已經(jīng)比較詳細(xì)的介紹了本篇論文的目的和意義，以及關(guān)于客流統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，比較全面地認(rèn)識(shí)了該課題。該課題的中心思想是利用Hough變換圓技術(shù)在視頻中判定類似圓形狀的客人頭型，統(tǒng)計(jì)并得出客流量。最后需要在MATLAB軟件中模擬仿真。如下介紹全文的安排：第一章：論文的目的和意義，關(guān)于客流統(tǒng)計(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及全文安排。這一章是給讀者一個(gè)全面寬廣的認(rèn)識(shí)，大致理解本文的中心思想：利用Hough變換對(duì)視頻實(shí)現(xiàn)客流統(tǒng)計(jì)。第二章：Hough的原理。這章詳細(xì)的概述了什么是Hough變換，Hough變換的基本思想以及Hough變換對(duì)圓和類似圓兩種不同類型進(jìn)行判別的基本理論和依據(jù)。第三章：第三章是本文的重點(diǎn)，主要講基于Hough變換圓技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)在MATLAB實(shí)現(xiàn)。其中會(huì)介紹MTALBA的功能用處，MATLAB界面GUIDE的生成，Hough變換圓對(duì)圖像的處理，客流統(tǒng)計(jì)在MATLAB中的模擬實(shí)現(xiàn)以及模擬成果展示。第四章：文章的歸納和總結(jié)。概述全文，歸納模擬成果以及意義，并且提出文中不足和有待改進(jìn)之處。總結(jié)大學(xué)期間所得所想所獲，完成畢業(yè)。第二章Hough變換原理南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）Hough變換原理2.1Hough的概述Hough變換是在圖像中識(shí)別幾何形狀的基本圖像處理方法之一。Hough變換參數(shù)空間的原理是在于利用點(diǎn)與線的對(duì)偶性使得原始圖像空間的給定的曲線通過(guò)曲線表達(dá)形式轉(zhuǎn)化為參數(shù)空間的一個(gè)點(diǎn)，給出通過(guò)點(diǎn)和線的原始對(duì)偶的形象，轉(zhuǎn)化為尋找參數(shù)空間中的峰值問(wèn)題。也即把檢測(cè)整體特性轉(zhuǎn)化為檢測(cè)局部特性。比如:直線、橢圓、圓、弧線等。2.2Hough變換的基本思想Hough變換的基本思想是利用點(diǎn)—線的對(duì)偶性，即圖像空間共線的點(diǎn)對(duì)應(yīng)在參數(shù)空間里相交的線，反過(guò)來(lái)，在參數(shù)空間中交與同一個(gè)點(diǎn)的所有直線在圖像空間里都有相應(yīng)的點(diǎn)與之相對(duì)應(yīng)[5]。在圖像空間X-Y中，所有共線的點(diǎn)都可以用直線方程描述為：（2-1）其中是直線的斜率，是截距，式（2-1）也可以改寫(xiě)為：（2-2）上式可以當(dāng)作為參數(shù)空間中的一條直線方程，其中直線的斜率是，截距是。比較式（2-1）和式（2-2），可以看出，圖像空間中的一點(diǎn)對(duì)應(yīng)于參數(shù)空間中的一條直線，而圖像空間中的一條直線又是由參數(shù)空間中的一個(gè)點(diǎn)來(lái)決定的。Hough變換的基本思想就是將上述兩式看作時(shí)圖像空間中的點(diǎn)和參數(shù)空間中的點(diǎn)的共同的約束條件，由此定義一個(gè)從圖像空間到參數(shù)空間的一對(duì)映射，圖2-1體現(xiàn)了這種點(diǎn)與線之間的對(duì)偶關(guān)系。圖2-2所示圖像空間中位于同一直線的點(diǎn)，所示是圖像中直線上的點(diǎn)經(jīng)過(guò)式（2-2）映射到參數(shù)空間中的一條直線。圖像空間中的一條直線上的點(diǎn)經(jīng)過(guò)hough變換后，對(duì)應(yīng)參數(shù)空間中的直線相交于一點(diǎn)，這一點(diǎn)是確定的，確定該點(diǎn)在參數(shù)空間中的位置就可以知道圖像中直線的參數(shù)。Hough變換把在圖像空間中的直線檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間里對(duì)點(diǎn)的檢測(cè)問(wèn)題，通過(guò)在參數(shù)空間里進(jìn)行簡(jiǎn)單的累加計(jì)算便能完成檢測(cè)任務(wù)。圖像空間中的單點(diǎn)參數(shù)空間中的直線圖2-1圖像空間中的點(diǎn)與參數(shù)空間中的直線對(duì)偶示意圖圖像空間中位于同一直線上的點(diǎn)參數(shù)空間中的直線圖2-2圖像空間中的直線與參數(shù)空間中的點(diǎn)對(duì)偶示意圖在具體的計(jì)算過(guò)程中，需要把參數(shù)空間M-C離散化為二維的累加數(shù)組，設(shè)這個(gè)數(shù)組為，同時(shí)設(shè)[和分別為斜率和截距的取值范圍。開(kāi)始時(shí)置數(shù)組A全為零，然后對(duì)每一個(gè)圖像空間中的給定邊緣點(diǎn)，讓m取遍內(nèi)所有可能的值，并根據(jù)式(2-2)算出對(duì)應(yīng)的。再根據(jù)和的值(設(shè)都已經(jīng)取整)對(duì)數(shù)組元素。累加結(jié)束后，通過(guò)檢測(cè)數(shù)組中局部峰值點(diǎn)的位置來(lái)確定參數(shù)和的值。如果直線的斜率無(wú)限大(比如形式的直線)，采用式(2-2)是無(wú)法完成檢測(cè)的，為了能夠正確識(shí)別和檢測(cè)任意方向的和任意位置的直線，可以用Duda和Hart提出的直線極坐標(biāo)方程來(lái)替代(2-1)式:（2-3）如圖2-4所示，圖像空間中一條直線l，為l過(guò)原點(diǎn)的垂線與軸正方向的夾角，為原點(diǎn)到的距離。這時(shí)，參數(shù)空間就變?yōu)榭臻g，空間中的任意一條直線對(duì)應(yīng)了空間內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)，由式(2-3)可知，空間內(nèi)的一點(diǎn)對(duì)應(yīng)了空間中的一條正弦曲線。如果有一組位于由參數(shù)和決定的直線上的點(diǎn)，則每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)了參數(shù)空間中的一條正弦曲線，所有這些曲線必交于點(diǎn)，如圖2-3所示。圖像中位于同一直線上的點(diǎn)參數(shù)空間中交于一點(diǎn)的正弦曲線圖2-3極坐標(biāo)方程下的點(diǎn)一線對(duì)偶示意圖同樣，在計(jì)算的過(guò)程中需要對(duì)參數(shù)空間進(jìn)行離散化，每個(gè)單元的中心點(diǎn)坐標(biāo)為：（2-4）其中，為參數(shù)分割段數(shù)：，是參數(shù)的分割段數(shù)，是為圖像中的點(diǎn)距原點(diǎn)的距離最大值。具體的計(jì)算過(guò)程與上文相似，將參數(shù)相應(yīng)的置換即可。2.3Hough變換對(duì)圓的檢測(cè)Hough變換理論是用來(lái)連接到區(qū)域封閉邊界的邊緣像素圖像的全局特征，圖像參數(shù)空間的空間變換參數(shù)空間中的點(diǎn)并進(jìn)行描述，從而達(dá)到圖像邊緣檢測(cè)的目的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定的屬于邊緣的程度，該方法可減少邊緣點(diǎn)和計(jì)算量。Hough變換是圖像坐標(biāo)變換，平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)參數(shù)，改造是更多的識(shí)別和檢測(cè)的結(jié)果。

對(duì)經(jīng)典的Hough變換基本原理的理解在于利用點(diǎn)與線的對(duì)偶性，將圖像空間聚集成線的參數(shù)空間，從而檢測(cè)存在一個(gè)給定的圖像曲線。圓的方程為：，通過(guò)Hough變換，將圖像空間對(duì)應(yīng)到參數(shù)空間。把平面上的圓轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間，則圖像空間中過(guò)點(diǎn)圓對(duì)應(yīng)參數(shù)空間中，高度變化下的一個(gè)三維錐面，如下圖2-4：

圖2-4對(duì)應(yīng)參數(shù)空間上的三維錐面同理，過(guò)圖像空間中任意一點(diǎn)的圓對(duì)應(yīng)于參數(shù)空間中的一個(gè)三維錐面。因此，過(guò)圖像空間上同一圓上的點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的參數(shù)空間中的三維錐面，在r高度必然相交于一點(diǎn)(a,b,r)。這樣通過(guò)檢測(cè)這一點(diǎn)可以得到圓的參數(shù)，相應(yīng)的圓也可求得了。圖像平面的方程轉(zhuǎn)化為參數(shù)平面上的示意圖,如圖2-5所示：

圖2-5圖像平面的方程轉(zhuǎn)化為參數(shù)平面上的示意圖這樣就對(duì)經(jīng)典hough變化如何將檢測(cè)從圖像空間轉(zhuǎn)到參數(shù)空間有了較清晰的了解。2.4運(yùn)用Hough變換判別類似圓由于人的頭型不可能是絕對(duì)圓形的，所以運(yùn)用Hough變換還不能對(duì)頭型進(jìn)行判別和統(tǒng)計(jì)，需要對(duì)Hough變換進(jìn)行改進(jìn)，使其能對(duì)類似圓進(jìn)行判別。變換圓的方程為（2-5）在一個(gè)圓上任意選取3個(gè)點(diǎn)代入方程式（2-5），分別計(jì)算出這3個(gè)參數(shù),用兩個(gè)累加器和來(lái)進(jìn)行計(jì)算可能的圓心和半徑。在這個(gè)方法中，圓周上的3個(gè)點(diǎn)的選取原則是：首先按掃描方式在邊緣圖像上選取第一個(gè)像素點(diǎn)；然后根據(jù)該點(diǎn)的方向，向?qū)γ孢x取對(duì)應(yīng)弧線上的一點(diǎn)作為第二像素點(diǎn)，即點(diǎn)在點(diǎn)的對(duì)面位置，而且方向滿足對(duì)面圓弧所規(guī)定的方向；最后，在同一方向上的另一個(gè)區(qū)域上尋找第三點(diǎn)[6]。根據(jù)圓的性質(zhì)“圓任意兩弦的垂直平分線交于圓心”，在圓周上任意選取3個(gè)點(diǎn)(如圖2-6所示)，根據(jù)三點(diǎn)的坐標(biāo)值求出AB和BC兩線段的中點(diǎn)坐標(biāo)值、，坐標(biāo)公式為（2-6），示意圖如下：（2-6）圖2-6已知三點(diǎn)求圓心則通過(guò)這兩點(diǎn)的法線方程和：（2-7）2.5Hough變換圓圖像處理原理Hough變換目標(biāo)的形狀特征提取是一種有效的方法已被廣泛應(yīng)用，但Hough變換算法主要適用于二值圖像，若對(duì)灰度圖像處理，Hough變換之前需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理（包括圖像濾波和邊緣檢測(cè)）。Hough變換在前期對(duì)工作目標(biāo)檢測(cè)的圖像預(yù)處理的結(jié)果將直接影響到檢測(cè)結(jié)果是好壞[7]。2.5.1已知半徑的圓其實(shí)Hough變換可以檢測(cè)任意的已知表達(dá)形式的曲線，關(guān)鍵是看其參數(shù)空間的選擇，參數(shù)空間的選擇可以根據(jù)它的表達(dá)形式而定。比如當(dāng)檢測(cè)某一半徑的圓的時(shí)候，可以選擇與原始圖像的空間和參數(shù)空間的相同的空間。然后在一個(gè)圓圈的圓形圖像空間對(duì)應(yīng)在參數(shù)空間的一個(gè)點(diǎn)的參數(shù)空間，參數(shù)空間中的一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)了圖像空間中的一個(gè)圓，圓圖像空間中在同一個(gè)圓上的點(diǎn)，其參數(shù)在圖像空間上是相同的，即a，b相同，那么它們?cè)趨?shù)空間中的對(duì)應(yīng)的圓就會(huì)過(guò)同一個(gè)點(diǎn)（a，b）。因此，原始圖像空間變換參數(shù)空間中的所有點(diǎn)，根據(jù)參數(shù)的空間聚集度的中點(diǎn)，可以判斷圖像中的空間有類似圓形圖。如果是這樣，這個(gè)參數(shù)是圓的參數(shù)。2.5.2未知半徑的圓在不知道圓的半徑情況下，可以被視為是有三個(gè)參數(shù)的檢測(cè)圓，圓心和半徑。這一次的原理是相同的，但是參數(shù)空間的維數(shù)增加，計(jì)算量隨之增大。圖像空間任意點(diǎn)對(duì)應(yīng)到參數(shù)空間中的一組圓形曲線。其實(shí)就是一個(gè)圓錐型，參數(shù)空間中的任意一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)了圖像空間中的一個(gè)圓。2.5.3橢圓橢圓有5個(gè)自由參數(shù)，所以它的參數(shù)空間是5維的，因此他的計(jì)算量非常大，所以提出了許多的改進(jìn)算法。2.5.4總結(jié)圖像空間在同一個(gè)圓、直線、橢圓上的點(diǎn)、每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖形、圖像空間、在這些點(diǎn)滿足這個(gè)條件的方程，所以這些點(diǎn)的參數(shù)空間，每個(gè)投影后圖像將通過(guò)在參數(shù)空間中的點(diǎn)。另外，在參數(shù)空間中，他們將相交于一個(gè)點(diǎn)。所以，當(dāng)參數(shù)空間的交匯點(diǎn)越大的話，那么說(shuō)明原圖像空間中滿足這個(gè)參數(shù)的圖形越飽滿，更象我們要檢測(cè)的圖形。Hough變換可以找到任何曲線，只要你給定相關(guān)方程。Hough變換在檢驗(yàn)已知形狀的目標(biāo)曲線間歇性影響不大，有不受圖形旋轉(zhuǎn)的影響的優(yōu)點(diǎn)，即使目標(biāo)有一個(gè)小的缺陷或污染，也可以正確識(shí)別[8]。2.6Hough變換的優(yōu)缺點(diǎn)2.6.1Hough的優(yōu)點(diǎn)以及運(yùn)用它所實(shí)現(xiàn)的是一種從圖像空間到參數(shù)空間的映射關(guān)系。由于具有一些明顯優(yōu)點(diǎn)和可貴性質(zhì)，Hough變換的實(shí)質(zhì)是將圖像空間內(nèi)具有一定關(guān)系的像元進(jìn)行聚類，尋找能把這些像元用某一解析形式聯(lián)系起來(lái)的參數(shù)空間累積對(duì)應(yīng)點(diǎn)。它具有很好的容錯(cuò)性和魯棒性，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得以應(yīng)用，生物醫(yī)學(xué)上，Hough變換檢測(cè)技術(shù)已被成功應(yīng)用于基于人工智能專家診斷系統(tǒng)；拍攝人體X射線照片和對(duì)CT圖像的處理以及病情判讀；光學(xué)顯微鏡以及對(duì)細(xì)胞核有自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的電子顯微鏡；利用超聲波診斷動(dòng)脈的三維特征的提??；自動(dòng)化生產(chǎn)中Hough變換已被用于產(chǎn)品部件的故障診斷、自動(dòng)監(jiān)視、生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)輔助制造等。Hough變換在軍事上已使用移動(dòng)目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別，偵察機(jī)，間諜衛(wèi)星和軍用雷達(dá)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的特征提取。例如，應(yīng)用Hough變換對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)形狀特征提取和自動(dòng)識(shí)別；應(yīng)用Hough變換輔以信號(hào)檢測(cè)理論解決并行多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的軌跡跟蹤問(wèn)題。Hough變換在許多辦公自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)中具有很好的應(yīng)用。例如，使用Hough變換對(duì)英文字符特征提取和自動(dòng)識(shí)別，印刷字符識(shí)別率高達(dá)99.6％，手寫(xiě)字符識(shí)別率平均也達(dá)到了86.9％，并已成功地應(yīng)用于郵政郵件自動(dòng)分揀、文件處理等。由此可見(jiàn)人們運(yùn)用Hough變換提高了工作效率，自動(dòng)化水平等。Hough變換有著廣泛的關(guān)注程度以及良好的應(yīng)用前景。Hough變換在計(jì)算機(jī)視覺(jué)和自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)中，成為一個(gè)強(qiáng)大的邊緣線特征提取工具[9]。2.6.2Hough變換缺點(diǎn)和改進(jìn)方法常規(guī)Hough變換雖然擁有顯著的優(yōu)勢(shì)，但是其不足也不容忽視，如果不加以改進(jìn)，經(jīng)常會(huì)令人無(wú)從下手。傳統(tǒng)的Hough變換有幾個(gè)較大的缺點(diǎn)：計(jì)算量較大，邊緣線上的點(diǎn)映射為參數(shù)空間的一個(gè)曲面(有時(shí)可簡(jiǎn)化成一條曲線)是一到多的映射；所需要用的內(nèi)存大；提取的參數(shù)受參數(shù)空間的量化間隔制約從而導(dǎo)致系統(tǒng)檢測(cè)速度變慢，無(wú)法做到實(shí)時(shí)控制；參數(shù)空間提取精度不夠高，因?yàn)闆](méi)有檢測(cè)到所需的信息，但將做出錯(cuò)誤的；判斷，從而導(dǎo)致大量的冗余數(shù)據(jù)。對(duì)于傳統(tǒng)Hough變換的不足，具體有以下幾點(diǎn)：1、參數(shù)是由直線的截距和斜率這兩個(gè)數(shù)據(jù)組成，若需增加到三個(gè)，即圓心坐標(biāo)和半徑。每個(gè)點(diǎn)在參數(shù)空間都會(huì)映射成一個(gè)曲面，是一到多映射，所以計(jì)算量會(huì)迅速增大；2、需占用較大的內(nèi)存空間，運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)、實(shí)時(shí)性較差；3、需要處理的圖像一般都會(huì)受到外部噪聲的干擾，造成較低的信噪比，傳統(tǒng)Hough變換檢測(cè)性能將大幅下降，在對(duì)參數(shù)空間極大值進(jìn)行搜索時(shí)，因?yàn)楹线m的閾值難以確定，常常會(huì)出現(xiàn)“虛峰”和“漏檢”的問(wèn)題[10]。Hough變換是圖像空間的本質(zhì)將圖像空間內(nèi)具有一定關(guān)系的像元進(jìn)行聚類，可以尋求與像素格式參數(shù)空間用某一解析形式聯(lián)系起來(lái)的參數(shù)空間累積對(duì)應(yīng)。在參數(shù)空間不超過(guò)二維情況下，這種轉(zhuǎn)變有比較理想的效果。然而，一旦參數(shù)空間的增加，計(jì)算能力將大幅增加，而消耗巨大的存儲(chǔ)空間，耗時(shí)也大幅上漲。因此，多年來(lái)在傳統(tǒng)的Hough的具體情況，在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的許多學(xué)者將進(jìn)行各方面的探索，并提出了很多寶貴的改進(jìn)方案[11]。1、擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提出各種參數(shù)化的方法。在前期的研究中，Hough變換由只對(duì)圖像中直線進(jìn)行檢測(cè)擴(kuò)展到對(duì)圓弧進(jìn)行檢測(cè)，甚至能檢測(cè)多次曲線和任意曲線構(gòu)成的形狀；曲線的參數(shù)化方法也由最初的截距型參數(shù)發(fā)展到截距斜率和傾角型參數(shù)、雙Hough空間類型參數(shù)、檢測(cè)圓的圓心坐標(biāo)、圓檢測(cè)半徑參數(shù)和檢測(cè)物體復(fù)雜形狀的多維臨界點(diǎn)參數(shù)等。2、提升實(shí)時(shí)性能，研究者提出了多種減少計(jì)算量的方法。對(duì)于Hough變換的大計(jì)算量不足，提出了用梯度信息來(lái)指導(dǎo)Hough變換、分層自適應(yīng)Hough變換、快速自適應(yīng)Hough變換以及隨機(jī)Hough變換（RHT）。用降維的方法來(lái)處理高維Hough變換，還可以采用動(dòng)態(tài)量化空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)改進(jìn)高維Hough變換等。3、提高抗干擾能力。大家普遍關(guān)注如何提高檢測(cè)Hough變換時(shí)的精度提取問(wèn)題，比如Hough變換的相對(duì)離散化誤差、混疊干擾和抗噪聲干擾的性能等。此類問(wèn)題的研究例如，Kiryati、Buckstein提出采用最佳的Kaider窗函數(shù)對(duì)參數(shù)區(qū)域進(jìn)行平滑濾波來(lái)減少混疊誤差；Hunt、Nolte等人應(yīng)用信號(hào)圖像檢測(cè)理論對(duì)Hough變換的抗干擾性能和基于最大后驗(yàn)概率的最佳算法進(jìn)行了抗干擾性能的對(duì)比，并給出了影響Hough變換抗干擾性能的原因。4、多峰Hough變換參數(shù)空間峰值檢測(cè)的檢測(cè)方法是集群檢測(cè)，閾值的選擇是成功的關(guān)鍵。其中的一種方法是對(duì)圖像空間加權(quán)，從而更改參數(shù)空間峰值的分布；另一種方法是直接對(duì)參數(shù)空間極大值進(jìn)行搜索。 第三章基于Hough變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)MATLAB的實(shí)現(xiàn)南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）PAGE30PAGE29基于Hough變換圓技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)MATLAB的實(shí)現(xiàn)3.1MATLAB的簡(jiǎn)述MATLAB軟件是MathWorks公司推出了高性能計(jì)算和可視化軟件。它是數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體的軟件，構(gòu)成了方便、友好的用戶環(huán)境。在這種環(huán)境中的問(wèn)題，用戶需要的只是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)表達(dá)式列表，數(shù)字或圖形顯示的結(jié)果，特別是包括所謂的工具箱（Toolbox）的各種應(yīng)用問(wèn)題解決工具，這使得它成為專業(yè)人士喜愛(ài)的工具。MathWorks公司的MATLAB從美國(guó)公司發(fā)布了主要面向科學(xué)計(jì)算、可視化和高科技的計(jì)算環(huán)境的交互式程序設(shè)計(jì)。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、可視化和非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模與仿真的許多強(qiáng)大的功能集成在一個(gè)易于使用Windows環(huán)境、科研、工程設(shè)計(jì)和許多科學(xué)領(lǐng)域的有效的數(shù)值計(jì)算提供了一個(gè)全面的解決方案的必要性，并得到很大程度擺脫傳統(tǒng)的非交互式編程語(yǔ)言（如C，F(xiàn)ORTRAN語(yǔ)言）編輯模式，代表當(dāng)前國(guó)際??先進(jìn)水平的科學(xué)計(jì)算軟件。MATLAB和Mathematica、Maple被稱為三大數(shù)學(xué)軟件。在數(shù)學(xué)科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用軟件中的應(yīng)用數(shù)值應(yīng)用力首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣計(jì)算、繪圖功能和數(shù)據(jù)、算法、創(chuàng)建用戶界面、matlab開(kāi)發(fā)工作界面的編程語(yǔ)言程序。它主要用于工程計(jì)算數(shù)學(xué)，控制設(shè)計(jì)，信號(hào)處理和通信，圖像處理，信號(hào)檢測(cè)，金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單元是矩陣，其指令的表達(dá)和數(shù)學(xué)工程形式常用的是類似的，故用MATLAB來(lái)解算問(wèn)題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情要方便的多，并且MATLAB也同時(shí)吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使得MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工程類軟件。在最新的版本中還加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持，程序能直接調(diào)用，用戶也可以把自己編寫(xiě)的運(yùn)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中以方便自己以后調(diào)用。此外很多MATLAB愛(ài)好者都編寫(xiě)了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接下載就可以使用，這使得程序之間的轉(zhuǎn)化更為方便[12]。3.2基于Matlab的Hough變換檢測(cè)圓的實(shí)現(xiàn)3.2.1Hough變換檢測(cè)圓算法的設(shè)計(jì)步驟假定前面的圖像是黑白圖像(二值圖像)，其實(shí)這些二值圖像大多都是彩色圖像或灰度圖像通過(guò)邊緣提取得到的。本文前面提到的，圖像邊緣除了位置信息，方向信息也很重要，根據(jù)圓的循環(huán)性質(zhì)，圓的半徑一定在垂直于圓的切線的直線上，換一句話說(shuō)，在圓上任意一點(diǎn)的法線上。因此，要解決上述問(wèn)題，我們?nèi)圆捎枚S參數(shù)空間，對(duì)于圖像上的每一前進(jìn)點(diǎn)，加上它的方向信息，都可以確定出一條直線，并且圓的圓心就在這條直線上，從而問(wèn)題就會(huì)簡(jiǎn)單許多，我們就可以利用極坐標(biāo)表示圓的一種算法流程，步驟如下：1、圖像灰度化，二值化（注意：二值化的好壞對(duì)檢測(cè)結(jié)果有很大影響）。2、檢測(cè)圖像中的邊緣點(diǎn)，并保存其坐標(biāo)位置。設(shè)置角度theta的變化范圍和步長(zhǎng)，半徑r的變換范圍和步長(zhǎng)。3、利用公式,求出和的值。（注意：和為實(shí)際的圖像空間某個(gè)邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)，和為其對(duì)應(yīng)的參數(shù)空間的坐標(biāo)），如果和的值在合理的范圍之類，則對(duì)該位置進(jìn)行累加。4、檢索完畢，尋找最大值，求出圓心坐標(biāo)與半徑，保存。3.2.2Hough變換檢測(cè)圓的Matlab算法概述該算法通過(guò)，將圓圖像中的邊緣點(diǎn)映射到參數(shù)空間中，由于是數(shù)字圖像且采取極坐標(biāo)，和都取一定的范圍和步長(zhǎng)，這樣通過(guò)兩重循環(huán)（循環(huán)和循環(huán)）即可將原圖像空間的點(diǎn)映射到參數(shù)空間中，再在參數(shù)空間（即一個(gè)由許多小立方體組成的大立方體)中尋找圓心，然后求出半徑坐標(biāo)。需要設(shè)置的參數(shù)分為輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)：1、輸入?yún)?shù)：BW：二值圖像；step_r：檢測(cè)的圓半徑步長(zhǎng)；step_angle：角度步長(zhǎng)，單位為弧度；r_min：最小圓半徑r_max：最大圓半徑；：以p*hough_space的最大值為閾值，取0，1之間的數(shù)。注意半徑范圍的選取，直接影響到想要檢測(cè)的圓。而且，如果圖像太大，且步長(zhǎng)取得太小，可能會(huì)存在內(nèi)存不夠的情況。2、輸出參數(shù)：hough_space：參數(shù)空間，表示圓心在半徑為的圓上的點(diǎn)數(shù)；hough_circl：二值圖像，檢測(cè)到的圓；para：檢測(cè)出的圓的圓心、半徑。3.3素材的提取和處理為了完成MATLAB模擬，需要一段載入監(jiān)視拍攝的視頻，方向是從上向下，拍攝取時(shí)長(zhǎng)大約1分鐘，截取這段視頻中比較清楚的10秒鐘左右并對(duì)視頻進(jìn)行處理，截取視頻轉(zhuǎn)化為AVI格式，將視頻的大小控制在MATLAB允許的內(nèi)存范圍內(nèi)，使得能順利導(dǎo)入MATLAB。3.4MATLAB中視頻操作界面GUIDE的制作3.4.1創(chuàng)建MatlabGUI界面通常有兩種方式：1、使用.m文件直接動(dòng)態(tài)添加控件，在.m文件中動(dòng)態(tài)添加。例如h_main=figure(‘name’,‘a(chǎn)demoofguidesign’,‘menubar’,‘none’,…

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'callback',['v=eval(get(h_edit,''string''));','set(h_edit,''string'',int2str(v-1));']);以上所完成的是一個(gè)用戶界面設(shè)計(jì)演示的GUI界面，如圖3-1圖3-1GUI設(shè)計(jì)演示2、使用GUIDE快速的生成GUI界面，在Command里面輸入GUIDE或者從菜單里面，或者從快捷按鈕均可進(jìn)入GUIDE。新建并且保存后，會(huì)生成相應(yīng)的fig文件和m文件，在Layout編輯視圖，可以使用如下工具：

LayoutEditor：布局編輯器；

AlignmentTool：對(duì)齊工具；

PropertyInspector：對(duì)象屬性觀察器；

ObjectBrowser：對(duì)象瀏覽器；

MenuEditor：菜單編輯器。3.4.2基于Hough變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)軟件系統(tǒng)的GUI界面的制作步驟1、點(diǎn)擊MATLAB桌面工具條上的圖標(biāo)，運(yùn)行GUIDE指令。2、創(chuàng)建新的GUI文件，選擇適當(dāng)頁(yè)面以及模版。下圖3-2為供選擇的幾種GUI模版。選擇第一個(gè)模版BLANKGUI（帶空白模版的界面編輯器）圖3-3。圖3-2GUI的幾種模版圖3-3BLANKGUI空白模版編輯器3、在BLANKGUI空白模版編輯器進(jìn)行編輯，點(diǎn)擊GUIDE菜單File中的Preferences對(duì)話框，勾選“Shownamesincomponentpalette”項(xiàng)，點(diǎn)擊確定鍵。在“組件模塊區(qū)”點(diǎn)選“軸（Axes）”圖標(biāo)，在設(shè)計(jì)工作區(qū)的適當(dāng)位置用鼠標(biāo)拉出大小適合的“軸位框”，雙擊軸位區(qū)，引出“屬性編輯器”并在其中做適當(dāng)修改。點(diǎn)擊模塊區(qū)“靜態(tài)文本框”，通過(guò)鼠標(biāo)拖拉操作把該文本框的設(shè)置在“軸位框”的正上方，用鼠標(biāo)調(diào)節(jié)文本框的大小并在文本框內(nèi)輸入“基于HOUGH變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)軟件系統(tǒng)”，分別在“軸位框”的左上方和右側(cè)框選文本框，分別在文本框內(nèi)填寫(xiě)“視頻顯示區(qū)”、“操縱區(qū)”、“此時(shí)客流量”、“總客流量”、“視頻處理進(jìn)度”，“FontSize”大小設(shè)置為10.0。在模塊區(qū)選擇“PushButton”單穩(wěn)態(tài)控件，該功能鍵是在界面上設(shè)置控制組件，在“軸位框”的又方鼠標(biāo)拖選四個(gè)矩形，雙擊使其大小相同，分別在“屬性編輯器”內(nèi)填寫(xiě)為“輸入載入視頻”、“框選區(qū)域”、“開(kāi)始檢測(cè)”、“退出系統(tǒng)”，“FontSize”大小設(shè)置為10.0。點(diǎn)選“可編輯文本框（EditText）”圖標(biāo)，用鼠標(biāo)分別在“此時(shí)客流量”和“總客流量”穩(wěn)態(tài)文本框后面拉出兩個(gè)相同大小的編輯顯示區(qū)，“FontSize”大小設(shè)置為10.0，“Spring”項(xiàng)上不填寫(xiě)，使其初始顯示為空白，并且使其位置上下齊平。最后是“滑鍵”的配置，點(diǎn)擊“滑鍵（Slider）”圖標(biāo)，在“穩(wěn)態(tài)文本框”“總客流量”正下方拉出一個(gè)矩形，雙擊設(shè)置“FontSize”大小為8.0，“Max”阻尼比的最大值為1.0，“Min”阻尼比的最小值為0，“Value”設(shè)置為0，使游標(biāo)在最左端。這樣，稍做修改，“基于HOUGH變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)軟件系統(tǒng)”的MATLABGUI模擬演示界面就完成了，點(diǎn)擊GUIDE工具條上的“RunFigure”保存激活運(yùn)行鍵，保存并用客流統(tǒng)計(jì)的英文名PassengerFlowStatistics命名界面，可以得到界面圖形文件PassengerFlowStatistics.fig以及界面執(zhí)行文件PassengerFlowStatistics.m。圖3-4為界面編輯完成后的樣式。圖3-4編輯完成后的界面3.4.3基于Hough變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)的主程序與界面的同步問(wèn)題每個(gè)GUIDE產(chǎn)生的M文件都包含主函數(shù)、界面啟動(dòng)子函數(shù)。把Hough變換圓程序和視頻處理程序?qū)懭隤assengerFlowStatistics.m文件中，使其PassengerFlowStatistics.m文件中的程序成為主程序。把程序中的一些需要顯示在界面上的函數(shù)對(duì)應(yīng)界面按鈕和“可編輯文本框”。雙擊“載入視頻”按鈕，在“屬性編輯器”中在“Tag”項(xiàng)上填寫(xiě)“pushbutton1”；同樣，在“框選區(qū)域”按鈕中的“Tag”項(xiàng)上填寫(xiě)“pushbutton3”；在“開(kāi)始檢測(cè)”按鈕中的“Tag”項(xiàng)上填寫(xiě)“pushbutton4”；在“此時(shí)客流量”右側(cè)的“可編輯文本框”的“Tag”項(xiàng)上填寫(xiě)為“edit1_counter”，在“總客流量”右側(cè)的“可編輯文本框”的“Tag”項(xiàng)上填寫(xiě)為“edit2_counter”，使得生成的GUI界面中的按鈕能在程序運(yùn)行的時(shí)候響應(yīng)以及“可編輯文本框”3.4程序的運(yùn)行原理和MATLAB模擬的實(shí)現(xiàn)視頻的導(dǎo)入用aviread語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)，將所準(zhǔn)備的AVI視頻導(dǎo)入已經(jīng)完成的GUI界面，在導(dǎo)入過(guò)程中計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)程序?qū)σ曨l進(jìn)行幀處理，一秒24幀，每一幀都會(huì)截取一張視頻圖片，幀處理完成后界面會(huì)顯示“載入視頻成功”的提示，視頻導(dǎo)入成功。在“視頻顯示區(qū)”中選取框選區(qū)域并且點(diǎn)擊“開(kāi)始檢測(cè)”的按鈕后，主程序中的Hough程序?qū)σ呀?jīng)處理的所有幀圖片中的人頭類似圓圖像進(jìn)行跟蹤判別和人數(shù)統(tǒng)計(jì)，一邊統(tǒng)計(jì)一邊將統(tǒng)計(jì)的數(shù)字顯示在“此時(shí)客流量”和“總客流量”右側(cè)的“可編輯文本框”中，這樣，研究者就能從中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并且對(duì)其研究。當(dāng)視頻播放結(jié)束后，點(diǎn)擊“退出系統(tǒng)”按鈕，退出“基于HOUGH變換圓檢測(cè)技術(shù)的客流統(tǒng)計(jì)軟件系統(tǒng)”。這就是整個(gè)界面程序的大致運(yùn)行過(guò)程。以下是演示過(guò)程和圖像：圖3-5打開(kāi)程序后彈出界面圖3-6載入視頻圖3-7視頻載入成功圖3-8鼠標(biāo)框選檢測(cè)區(qū)域后點(diǎn)擊“開(kāi)始檢測(cè)”按鈕圖3-9當(dāng)有目標(biāo)走入檢測(cè)區(qū)域系統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)檢測(cè)圖3-10視頻播放結(jié)束，總客流量顯示總?cè)藬?shù)，退出系統(tǒng)，模擬結(jié)束 第四章論文總結(jié)論文總結(jié)4.1論文完成的基本情況本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是高等學(xué)校應(yīng)屆畢業(yè)生按照教學(xué)計(jì)劃在畢業(yè)前必須完成的翻譯學(xué)生綜合知識(shí)水平和代表學(xué)生見(jiàn)解、能力以及成果的學(xué)術(shù)論文，是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)和檢測(cè)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2012屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作經(jīng)過(guò)我院自動(dòng)化老師們幫助下，本人比較圓滿地完成了畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作任務(wù)。11年12月份中旬，在學(xué)院老師的帶領(lǐng)下，完成了論文（設(shè)計(jì)）的選題，并且在12月月底完成了資料的查詢搜索和英文翻譯。在學(xué)院在3月份組織了論文開(kāi)題答辯中順利通過(guò)，之后完成了程序的編輯和修改，通過(guò)了學(xué)校5月2號(hào)的中期論文答辯。在5月底完成了論文的撰寫(xiě)，6月8號(hào)提交所有畢業(yè)設(shè)計(jì)正式材料電子稿與打印稿，準(zhǔn)備答辯PPT。4.2論文總結(jié)最后MATLAB模擬的結(jié)果是Hough變換圓檢測(cè)技術(shù)通過(guò)對(duì)視頻的處理，能準(zhǔn)確地判別出類似圓的頭型，計(jì)算統(tǒng)計(jì)出客流量，說(shuō)明可以將Hough變換圓技術(shù)運(yùn)用在客流統(tǒng)計(jì)上，這樣，提高了人們工作效率和節(jié)約了資源，使一些商場(chǎng)和客運(yùn)站能準(zhǔn)確的規(guī)劃和安排運(yùn)作。但是，該課題也有一定的局限性。首先沒(méi)有做到實(shí)時(shí)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，只對(duì)一段視頻進(jìn)行了自動(dòng)檢測(cè)，時(shí)間上延后了。其次，在MATLAB中模擬所導(dǎo)入的必須是小容量的AVI格式的視頻，時(shí)間比較短，并沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間的視頻檢測(cè)過(guò)，不知道能否確保長(zhǎng)時(shí)間視頻的準(zhǔn)確度。若在實(shí)時(shí)拍攝過(guò)程中實(shí)現(xiàn)Hough判斷，攝像機(jī)像素不能過(guò)高，分辨率必須調(diào)低，使得軟件程序能比較流暢的運(yùn)行。最后，該軟件對(duì)計(jì)算機(jī)的配置要求比較高，需要運(yùn)行比較迅速的計(jì)算機(jī)，如果數(shù)據(jù)較大，則該檢測(cè)過(guò)程顯示比較慢。以上一些不足需要有待繼續(xù)研究改進(jìn)。經(jīng)過(guò)大學(xué)期間的學(xué)習(xí)，在老師們的指導(dǎo)下我已經(jīng)具備了一定的科研寫(xiě)作能力和思維能力，對(duì)許多問(wèn)題形成了自己獨(dú)立的見(jiàn)解和判別，對(duì)課題的探討和研究有濃厚的興趣和熱情，能積極完成老師布置的任務(wù)和要求。遇到不懂的問(wèn)題和困難的時(shí)候會(huì)先自己思索查找資料，不能解決的時(shí)候請(qǐng)教同學(xué)或者指導(dǎo)老師。在論文的編寫(xiě)過(guò)程中，提高了自己的自我動(dòng)手能力，加強(qiáng)了人與人之間的合作精神，提高了使用計(jì)算機(jī)（包括索取信息、計(jì)算機(jī)繪圖、數(shù)據(jù)處理、多媒體軟件應(yīng)用）的能力，以及對(duì)資料、信息的獲取及獨(dú)立分析的能力，學(xué)會(huì)講現(xiàn)有的資料轉(zhuǎn)化為自己的觀點(diǎn)，并作出切實(shí)的表達(dá)。但是，也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處,當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己錯(cuò)誤之處的時(shí)候不及時(shí)改正，以后要改的時(shí)候卻不知道如何下手了。沒(méi)有養(yǎng)成隨手記筆記的好習(xí)慣，常常會(huì)忽略一些老師講的重點(diǎn)。細(xì)節(jié)決定成敗，要改進(jìn)不足，才能繼續(xù)向前進(jìn)。 參考文獻(xiàn)南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）參考文獻(xiàn)[1]于海濱,劉濟(jì)林.應(yīng)用于公交客流統(tǒng)計(jì)的機(jī)器視覺(jué)方法[J].中國(guó)圖像圖形學(xué)報(bào).2008,4（1）：5—6.[2]王曉,唐洪鵬,周麗雅.圖像處理在客流檢測(cè)中的算法研究[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)[J].2010,06（9）：3—14.[3]于海濱,劉濟(jì)林.應(yīng)用于公交客流統(tǒng)計(jì)的機(jī)器視覺(jué)方法[J].中國(guó)圖像圖形學(xué)報(bào).2008,4（3）：5—6.[4]張毅明.計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)[J].中國(guó)學(xué)術(shù)期刊文摘.2009,2(7):8-20.[5]楊全銀.基于Hough變換的圖像形狀特征檢測(cè)[D].山東大學(xué).2009:8-12.[6]張道德.一種改進(jìn)的隨機(jī)Hough變換圓形檢測(cè)方法[J].電子器件.2009,2（3）：12-15.[7]朱桂英.基于Hough變換的圓檢測(cè)方法.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)[J].2008,18（1）:27-33.[8]薛峰.基于全景成像的航道檢測(cè)研究[D].浙江大學(xué)信息學(xué)院.2008:32.[9]林金龍，石青云.用點(diǎn)Hough變換實(shí)現(xiàn)圓檢測(cè)的方法[J].計(jì)算機(jī)工程，2003，29（11）:17-18.[10]張全元.基于實(shí)時(shí)視頻流的車型識(shí)別系統(tǒng)研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué).2008:9-13.[11]幸勇.圈特征提取在激光快速點(diǎn)火中的應(yīng)用[D].電子科技大學(xué).2008:15.[12]曹瑋琳.PDF417的生成與識(shí)別的研究[D].華南理工大學(xué).2005:23。[13]Anthony.Houghtransformtheoryandimageprocessingexperiments.StevensInstituteofTechnology.1979.4（2）：26—62.[14]Hunt,DouglasJ.PerformanceoftheHoughtransformandsignaldetectiontheoryforthedetectionandtrackingofdim,movingtargets.DukeUniversity.1990.2（5）：91—167.[15]Chen,De.FormprocessingwiththeHoughtransform.UniversityofNevada,LasVegas.2003.10（7）：54—108. 致謝致謝這篇論文寫(xiě)完將近花了我5個(gè)月的時(shí)間，在論文的寫(xiě)作過(guò)程中遇到了許多的困難和障礙，都在老師和同學(xué)朋友的幫助下度過(guò)的。在這里尤其要感謝我的論文指導(dǎo)老師——肖迪教授，她提供給我了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩地幫助我對(duì)論文進(jìn)行修改。我的父親母親，雖然他們的文化程度不高，甚至不知道我的論文主題，但是他們一直默默地在背后支持我鼓勵(lì)我，他們給我的溫暖是我執(zhí)著向前的不懈動(dòng)力，很感激他們。還有我那群積極向上，團(tuán)結(jié)友愛(ài)的同學(xué)和好友，在我寫(xiě)論文的過(guò)程中提供給我了大量素材，還在論文的撰寫(xiě)和排版等過(guò)程中提供熱情的幫助。他們不僅給我的論文提出很多寶貴的意見(jiàn)。在生活方面，更是給予我莫大的幫助和支持，用快樂(lè)消除我內(nèi)心的鄉(xiāng)愁和生活的苦惱煩愁。他們?yōu)槲业纳钐聿?，更讓我懂得“善”的美，“真”的可貴。謝謝那群可愛(ài)的人——?jiǎng)⒓?、馬紀(jì)峰、繆佳華。在校圖書(shū)館查找資料的時(shí)候，圖書(shū)館的老師和圖書(shū)管理員也給我提供了很多方面的參考，在此向幫助和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師表示最真誠(chéng)的問(wèn)候和最衷心的感謝！感謝這篇論文所涉及到的所有學(xué)者。本文引用了很多學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒(méi)有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫(xiě)作。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，對(duì)課題的認(rèn)識(shí)和見(jiàn)解有一定的局限性，所寫(xiě)的論文在一些方面難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！“行路難，行路難，多歧路，今安在。長(zhǎng)風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海?！薄退姓趭^斗著的學(xué)友們共勉。 附錄附錄1.Hough變換圓的程序如下：function[hough_space,hough_circle]=houghCircle(BW,step_r,step_angle,r_min,r_max,p)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%input%BW:二值圖像；%step_r:檢測(cè)的圓半徑步長(zhǎng)%step_angle:角度步長(zhǎng)，單位為弧度%r_min:最小圓半徑%r_max:最大圓半徑%p:以p*hough_space的最大值為閾值，p取0，1之間的數(shù)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%output%hough_space:參數(shù)空間，h(a,b,r)表示圓心在(a,b)半徑為r的圓上的點(diǎn)數(shù)%hough_circle:二值圖像，檢測(cè)到的圓%para:檢測(cè)到的圓的圓心、半徑[m,n]=size(BW);size_r=round((r_max-r_min)/step_r)+1;size_angle=round(2*pi/step_angle);hough_space=zeros(m,n,size_r);[rows,cols]=find(BW);%rc=[m-rows+1cols];%[cidx]=sort(rc(:,1));%rc=rc(idx,:);%%rows=rc(:,1);%cols=rc(:,2);ecount=size(rows)%Hough變換%將圖像空間(x,y)對(duì)應(yīng)到參數(shù)空間(a,b,r)%a=x-r*cos(angle)%b=y-r*sin(angle)fori=1:ecountforr=1:size_rfork=1:size_anglea=round(rows(i)-(r_min+(r-1)*step_r)*cos(k*step_angle));b=round(cols(i)-(r_min+(r-1)*step_r)*sin(k*step_angle));if(a>0&a<=m&b>0&b<=n)hough_space(a,b,r)=hough_space(a,b,r)+1;endendendendmax_para=max(max(max(hough_space)));index=find(hough_space>=max_para*p);length=size(index);hough_circle=zeros(m,n);fori=1:ecountfork=1:lengthpar3=floor(index(k)/(m*n))+1;par2=floor((index(k)-(par3-1)*(m*n))/m)+1;par1=index(k)-(par3-1)*(m*n)-(par2-1)*m;b1=(rows(i)-par1)^2+(cols(i)-par2)^2<(r_min+(par3-1)*step_r)^2+5;b2=(rows(i)-par1)^2+(cols(i)-par2)^2>(r_min+(par3-1)*step_r)^2-5;if(b1&&b2)hough_circle(rows(i),cols(i))=1;endendendfork=1:lengthpar3=floor(index(k)/(m*n))+1;par2=floor((index(k)-(par3-1)*(m*n))/m)+1;par1=index(k)-(par3-1)*(m*n)-(par2-1)*m;par3=r_min+(par3-1)*step_r;para(:,k)=[par1,par2,par3];end2.視頻處理程序functionvarargout=PassengerFlowStatistics(varargin)%PASSENGERFLOWSTATISTICSMATLABcodeforPassengerFlowStatistics.fig%PASSENGERFLOWSTATISTICS,byitself,createsanewPASSENGERFLOWSTATISTICSorraisestheexisting%singleton*.%%H=PASSENGERFLOWSTATISTICSreturnsthehandletoanewPASSENGERFLOWSTATISTICSorthehandleto%theexistingsingleton*.%%PASSENGERFLOWSTATISTICS('CALLBACK',hObject,eventData,handles,...)callsthelocal%functionnamedCALLBACKinPASSENGERFLOWSTATISTICS.Mwiththegiveninputarguments.%%PASSENGERFLOWSTATISTICS('Property','Value',...)createsanewPASSENGERFLOWSTATISTICSorraisesthe%existingsingleton*.Startingfromtheleft,propertyvaluepairsare%appliedtotheGUIbeforePassengerFlowStatistics_OpeningFcngetscalled.An%unrecognizedpropertynameorinvalidvaluemakespropertyapplication%stop.AllinputsarepassedtoPassengerFlowStatistics_OpeningFcnviavarargin.%%*SeeGUIOptionsonGUIDE'sToolsmenu.Choose"GUIallowsonlyone%instancetorun(singleton)".%%Seealso:GUIDE,GUIDATA,GUIHANDLES%EdittheabovetexttomodifytheresponsetohelpPassengerFlowStatistics%LastModifiedbyGUIDEv2.526-Apr-201213:16:16%Begininitializationcode-DONOTEDITgui_Singleton=1;gui_State=struct('gui_Name',mfilename,...'gui_Singleton',gui_Singleton,...'gui_OpeningFcn',@PassengerFlowStatistics_OpeningFcn,...'gui_OutputFcn',@PassengerFlowStatistics_OutputFcn,...'gui_LayoutFcn',[],...'gui_Callback',[]);ifnargin&&ischar(varargin{1})gui_State.gui_Callback=str2func(varargin{1});endifnargout[varargout{1:nargout}]=gui_mainfcn(gui_State,varargin{:});elsegui_mainfcn(gui_State,varargin{:});end%Endinitializationcode-DONOTEDIT%ExecutesjustbeforePassengerFlowStatisticsismadevisible.functionPassengerFlowStatistics_OpeningFcn(hObject,eventdata,handles,varargin)%Thisfunctionhasnooutputargs,seeOutputFcn.%hObjecthandletofigure%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB%handlesstructurewithhandlesanduserdata(seeGUIDATA)%varargincommandlineargumentstoPassengerFlowStatistics(seeVARARGIN)%ChoosedefaultcommandlineoutputforPassengerFlowStatisticshandles.output=hObject;%Updatehandlesstructureguidata(hObject,handles);%UIWAITmakesPassengerFlowStatisticswaitforuserresponse(seeUIRESUME)%uiwait(handles.figure1);%%clc;clear;%Outputsfromthisfunctionarereturnedtothecommandline.functionvarargout=PassengerFlowStatistics_OutputFcn(hObject,eventdata,handles)%varargoutcellarrayforreturningoutputargs(seeVARARGOUT);%hObjecthandletofigure%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB%handlesstructurewithhandlesanduserdata(seeGUIDATA)%Getdefaultcommandlineoutputfromhandlesstructurevarargout{1}=handles.output;%Executesonbuttonpressinpushbutton1.functionpushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles)%hObjecthandletopushbutton1(seeGCBO)%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB%handlesstructurewithhandlesanduserdata(seeGUIDATA)%%globalframeNum[FileName,PathName]=uigetfile('*.avi','SelecttheAVIVideoFile');mov=aviread(strcat(PathName,FileName));%讀入frameNum=size(mov,2)%讀取電影的禎數(shù)，mov為1*temp%vidObj=mmreader(strcat(PathName,FileName));%Createmultimediareaderobjectforreadingvideofiles;%vidFrames=read(vidObj);%Readalltheframes；handle=waitbar(0,'正在載入視頻，請(qǐng)稍等');folderName='images\';%tostoretheimagesfori=1:frameNumwaitbar(i/frameNum);strtemp=strcat(folderName,strcat(int2str(i),'.','jpg'));%將每禎轉(zhuǎn)成jpg的圖片imwrite(mov(i).cdata(:,:,:),strtemp);endclose(handle);axes(handles.axes1);oneFrame=mov(1).cdata(:,:,:);imshow(oneFrame);msgbox('載入視頻成功!!','操作提示');%Executesonbuttonpressinpushbutton3.functionpushbutton3_Callback(hObject,eventdata,handles)%hObjecthandletopushbutton3(seeGCBO)%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB%handlesstructurewithhandlesanduserdata(seeGUIDATA)%%globalpxpyim=imread('images\1.jpg');axes(handles.axes1);imshow(im);h=imrect;position=wait(h)colStartIdx=position(1);colEndIdx=colStartIdx+position(3);rowStartIdx=position(2);rowEndIdx=rowStartIdx+position(4);px=[colStartIdxcolEndIdxcolEndIdxcolStartIdxcolStartIdx];py=[rowStartIdxrowStartIdxrowEndIdxrowEndIdxrowStartIdx];line(px,py,'Color','g','LineWidth',3);%Executesonbuttonpressinpushbutton4.functionpushbutton4_Callback(hObject,eventdata,handles)%hObjecthandletopushbutton4(seeGCBO)%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB%hand