基于轮廓线匹配的2D碎片物体复原方法.pdfVIP

西北大学学报(自然科学版) 2004年6月，第34卷第3期，Jun．，2004，V01．34，No．3 ofNorthwest ScienceEdition) Journal University(Natural 基于轮廓线匹配的2D碎片物体复原方法 茹少峰1，杜建丽2，耿国华1 (1．西北大学计算机科学系，陕西西安710069；2．西安石油学院信息科学系，陕西西安710065) 摘要：目的 为了快速地进行2D碎片物体的复原。方法采用一种基于轮廓线匹配的2D碎片物 体的复原方法，轮廓线用多边形逼近表示。这一表示在旋转和平移变换下是不变的。将多边形的 本质参数连接点作为匹配的特征集，并采用对特征集排序方法提高了匹配速度。结果 所给出的 匹配算法有效，有一定的实用价值。结论 基于保持几何属性和拓扑属性的特征选取，使得多边形 的匹配变为1D字符的匹配，从而使得2D碎片物体的复原简单、快速。 关 键 词：多边形逼近；连接点；特征集；匹配；复原 X(2004)03—0275一05 中图分类号：TP391．41文献标识码：A 文章编号：1000一274 在计算机视角、模式识别领域，两个物体的轮廓 技术应用在复原扁平类碎片物体(如字画碎片)中。 线匹配问题非常重要。如在一些装配任务中，要求 对于二维物体的形状通过多边性逼近，然后选取特 机器人通过物体的边缘将其安装在一起，重叠物体 征集，在两个特征集之间进行快速匹配。本文的算 的识别问题，两个碎片物体的复原问题等等。由于 法在保证匹配准确性的同时，大大提高了匹配速度， 问题的特殊性，物体的轮廓线表示不能用全局参数 且碎片物体的复原效果良好。 进行整体描述，即全局特征不能再继续使用。例如， 重心、面积、总长度、链码、傅立叶描述符等，只能用 2D物体的轮廓线表示 轮廓曲线的局部几何属性进行描述，基于局部几何 属性的轮廓线一旦给出，识别和匹配就通过轮廓线 二维物体的形状可用轮廓线来表示，轮廓线可 的匹配来完成。由于这一问题的重要性，已进行了 以用多边形进行有效逼近。用多边形线段来近似形 大量研究。文献[1]给出了一种严格限制的方法，设 状边缘，是以最小误差、最小多边形周长、最小多边 给定两条曲线，其中一条是另一条的完全子瞳线，要 形内部面积或最小多边形外部面积作为近似准则。 求完全匹配且距离平方最小的对应子曲线段，要计 这些误差度量中最常用的是最大误差和平方积分误 算子曲线的位移和旋转角度。文献[2]用一系列关 差。这类方法中最常用的是分裂和合并法，曲线分 键点(拐点)来描述2D物体的形状，对于没有拐点裂由几个线段来表示，直到误差达到可以接受，同时 或者曲率不连续的点不适合。文献[3]把匹配建立 分裂的线段又可能融合。文献[5]使用平方和误差 在寻找多边形边的相关性上，这些多边形是原曲线 函数的偏导数来引导牛顿法有哪些信誉好的足球投注网站最佳断点，文献[6] 的逼近。文献[4]采用了同心圆技术，求交点计算 提出了用最大内部面积、最小外部面积、面积偏差准 量大，采样步长的选取较难。因此，需要研究简单、 则来获取多边形逼近。文献[7]扩充了文献[6]的方 快速基于匹配的碎片复原技术。另外，对于一个实 法，以多边形的几何矩和正交矩为模型提出了两个 用的碎片物体复原系统来说，也需要一种快速进行 构造逼近多边形的算法，目标函数为逼近多边形和 图像处理和2D物体形状复原算法。 初始轮廓线的矩差最小。文献[8]提出了基于遗传 本文提出了一种基于局部几何结构属性表示的 算法的多边形逼近平面数字曲线方法，逼近多边形 轮廓线方法和基于这一表示的匹配算法，并将这一 和初始轮廓线间的距离积分方差最小为目标函数。