一种平面图形对象特征信息提取及识别方法
【专利摘要】本发明涉及图像目标识别【技术领域】，特别是涉及一种平面图形对象特征信息提取及识别方法。做图形对象的外接矩形，根据图形对象与其外接矩形的位置关系提取特征信息，用提取的特征信息进行图形对象的比较及识别。这种特征信息提取方法最大程度地简化了图形对象的边界特征，实现简单，运算量小。用该方法获得的图形对象特征在很多情况下足以进行较高精度的图形对象比较及识别。该方法在提取同一图形对象的特征信息时具有旋转不变、翻转不变、尺度不变、拉伸/压缩不变等优良品质，且这些不变处理是直接针对初始特征参数向量进行的，并不需要处理原图像，极大地节省了运算时间。
【专利说明】一种平面图形对象特征信息提取及识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像目标识别【技术领域】，特别是涉及一种平面图形对象特征信息提取及识别方法。
【背景技术】
[0002]数字图像中，图形对象的边界是比较容易获取的特征信息。基于边界信息的图像配准、目标识别运算量较小，在需要实时处理的领域具有优势。基于图形对象边界的识别放弃了图像的灰度、颜色、纹理、频域等特征就是为了简化计算以提高计算速度，所以对图像边界信息的过于复杂的处理方法并不适宜采用。常见的基于图形对象边界的识别方法有:
[0003]1.基于图形对象边界中角点的识别及配准方法。应用该类方法的文献有:周振环2007年3月发表于《计算机工程》第33卷第6期的文章“基于角点特征的形状识别”;韦东兴，陈晓云，徐荣聪2010年2月发表于《计算机工程》第36卷第4期的文章“基于角点检测的图像形状特征提取方法”等。这是常用的运算量较小的方法，但很多常见的平面图形对象没有明显的角点，该方法应用范围受到限制。
[0004]2.相关测度法。将待识别图形对象的边界图像与目标边界图像模版做某种相关运算，根据相关测度函数的极值特征确定识别结果是常用的方法，
【权利要求】
1.一种平面图形对象特征信息提取及识别方法，步骤如下: (1)提取平面图形对象的边界1，I及其内部区域经二值化处理表示为点集S=Kxk,yk) Ike [I,N]},绘制S的外接矩形ABCD，S与矩形ABCD在四条边AB、BC、CD、DA上的切点分别为E、F、G、H，若I与任一条边的切点不止一个，则所述的切点E、F、G、H为各边上切点的重心，设定以下特征参数: ①外接矩形长度 ②外接矩形宽长比:χ2 ③外接矩形上边切点位置:少I= AEIAB ④外接矩形右边切点位置:_y2= BF丨BC ⑤外接矩形下边切点相对位置:少3= CGI CD ⑥外接矩形左边切点相对位置A= DH/DAOJ ~θ?.ΑΒ ⑦凸边界平面图形重心I相对于外接矩形中心O水平相对位移A=Ji (?ι.Α? ⑧凸边界平面图形重心I相对于外接矩形中心O垂直相对位移:?= (xk，yk)表示平面内的点同时也表示该点的坐标，k为该点的序号,仁1,2,3....,N,N为S内点的数量，表示起止点分别为A、D的向量,其余向量的定义方法与相同和万分别为—在AB和AD边上的投影，I的坐标UW可按下式计算
2.根据权利要求1所述的平面图形对象特征信息提取及识别方法，其特征在于，所述的用具有旋转不变性的方法确定外接 矩形各边的方向，进一步包括: 若图形对象具有对称性，用具有旋转不变性的对称轴检测方法检测图形对象的对称轴，并将对称轴方向作为外接矩形一对边的方向；若图形对象不具有对称性，则采用检测对称轴的方法确定具有旋转不变性的一条趋势线，把趋势线方向作为外接矩形一对边的方向。
3.根据权利要求1所述的平面图形对象特征信息提取及识别方法，其特征在于，确定图形对象的翻转类型采用基于特征线段的判别法，即:先标定两个相邻特征点，再标定其余特征点，然后根据标定结果判别翻转类型，所述的特征点指图形对象的外接矩形顶点及其与图形对象的切点。
4.根据权利要求1所述的平面图形对象特征信息提取及识别方法，其特征在于，确定图形对象的翻转类型采用基于形心位置的判别法，即:若图形对象形心相对于外接矩形的中心有明显的定向偏移，则根据形心的位置确定图形对象相对于标准图形对象的翻转类型。
5.根据权利要求3或4所述的平面图形对象特征信息提取及识别方法，其特征在于，对图形对象的特征参数向量进行翻转不变处理方法采用先标定后计算法，即: 作出图形对象的外接矩形后，先初步标定A、B、C、D、E、F、G、H、O、J点，根据图形对象的翻转类型，按照翻转对象与标准图形对象图示中目标点的对应关系，重新标定A、B、C、D、E、F、G、H、O、J点，然后计算各特征参数值。
6.根据权利要求3或4所述的平面图形对象特征信息提取及识别方法，其特征在于，对图形对象的特征参数向量进行翻转不变处理方法采用先初算后变换法，即:作出图形对象的外接矩形后，直接标定A、B、C、D、E、F、G、H、O、J点，初步计算各特征参数值，将初步计算的特征参数向量表示为C°=[x1; x2, Y10, y2°, y3°, y4°, Z10, Z20V=Ix1, ^ (C1J)T]T，其中，Cinv°=[yi°，y2°, y3°, y4°, Z10, zx°]T为C°的包含需要做旋转不变处理的特征参数的子向量，以上各变量及向量的上标O表示没有进行旋转不变处理前的初始状态，Cinv下标中的inv是含义为“不变”的英文invariable的缩写，设经翻转不变处理后的特征参数向量为C1=[x1； X2, y/, Y21, Y31, Y41, Z11,X2, (Cinv1)tIt7 以上各变量及向量的上标 I 表示已进行旋转不变处理后的状态，根据图形对象的翻转类型，分以下3种情况进行翻转不变处理: ①标准图形对象的水平翻转对象的特征参数向量的翻转不变处理公式为CinV1=T1CinAQ,其中，
7.根据权利要求1所述的平面图形对象特征信息提取及识别方法，其特征在于，所述的任意两个待识别图形对象在特征参数空间中对应的特征点的距离为归一化加权平均距离，即: 设任意两个待比较图形对象Si和Sj的特征参数向量分别为Ai=Iixli, x2i, yli； j2i, y3i,y"4i，Zii，z2j]和 Cj-[xjjj X2j? Yij? yy4j, Zij，z2j]，1、j 为序万，i—l，2，3，...，j—1，2，3….，则
8.根据权利要求1所述的平面图形对象特征信息提取及识别方法，其特征在于，所述的目标识别区域V的确定方法采用区间估计法，即: 对图形对象类的样本库分别进行随机大样本抽样，样本容量m大于30，若θν为图形对象特征参数中的第V个，利用样本中的图形对象的参数θν的取值对图形对象类在参数Iv上的取值进行区间估计，若置信度取为l-α，置信区间为
9.根据权利要求1所述的平面图形对象特征信息提取及识别方法，其特征在于，若步骤(I)中提取的图形对象的边界比较粗糙，则先求取图形对象的凸包，对凸包提取特征参数及识别。
【文档编号】G06K9/00GK103810481SQ201410088932
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】孙继平, 洪亮 申请人:中国矿业大学(北京)