计算简单线状目标无量纲相似度的一种方法

本发明涉及几何学、图形学、地图学、计算机辅助设计与制造等领域，具体地说，涉及一种直接计算二维空间任意两个简单曲线目标的无量纲形状相似度的方法。

背景技术：

1、曲线的形状相似计算是地图学、图形学、计算机辅助设计与制造、几何学等的基本理论问题，在曲线目标的描述、推理、匹配、查询和多尺度表达等方面应用广泛。曲线形状的相似通常有定性与定量两种描述方式。定性的描述易于理解，但不精确，不易应用于图形的精细描述和表达。相反，定量的描述精确度高，方便应用于深度计算和表达，但不直观。曲线形状的定量描述可以用带量纲的数值，也可用无量纲的数值。如用欧氏距离来描述曲线形状的相似性属于前者，两条曲线之间的欧氏距离越大，表示其形状相似性越小；后者则多用一个[0,1]区间的值来表示两个目标的相似程度，该值越大，表示两个目标越相似。

2、目前已有许多方法可以计算曲线之间的形状相似度，如fréchet距离、hausdorff距离、动态时间规整(dtw)距离、斜率距离、最长公共子序列法(lcss)等。这些方法计算得到的是曲线形状的差异度，且结果是带量纲的。也有学者提出运用机器学习来间接计算曲线对的相似度的方法，虽然计算结果可靠且无量纲，但其需要借助于大样本的曲线对数据，影响了算法的整体效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种直接计算二维空间任意两个简单曲线目标的无量纲形状相似度的方法，该方法不需要依赖于大量样本数据，且计算结果不受曲线目标位移、旋转、比例变换的影响。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、计算简单线状目标无量纲相似度的一种方法，包括寻找两个曲线目标的最小距离叠置位置和计算曲线的形状相似度两个部分：

4、1、寻找曲线对的最小距离叠置位置步骤如下：

5、s1:根据两条曲线的顶点坐标信息分别拟合为两条直线方程；

6、s2：将两条曲线旋转到水平位置，求出两条曲线与各自最小外接矩形的交点；

7、s3：保持其中一条曲线不动，对另一条曲线进行比例变换，使得两条曲线的交点之间的水平距离相等；

8、s4：对比例变换后的曲线进行平移、旋转或镜像变换，得到四种可能的叠置位置；

9、2、计算曲线对的形状相似度步骤如下：

10、s5：求两条曲线的交集。交集可能是点的集合、线段的集合或点与线段的集合；

11、s6：根据两条曲线的交集，判断两条曲线的哪些子图形具有临近关系；

12、s7：分三种情况计算两条曲线子图形的形状相似度；

13、s8：将各个区域内子图形的形状相似度加权得到两条原始曲线的相似度；

14、s9：结束

技术特征：

1.计算简单线状目标无量纲相似度的一种方法，包括寻找两个曲线目标的最小距离叠置位置和计算曲线的形状相似度两个部分：

2.根据权利要求1所述的计算简单线状目标无量纲相似度的一种方法，其特征在于，在步骤s5到s9中，运用s1到s4步骤中曲线对的最小距离叠置位置进行计算。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的计算简单线状目标无量纲相似度的一种方法，其特征在于，在步骤s8中，分三种情况进行子图形的形状相似度计算。

技术总结
本发明公开了一种简单曲线无量纲形状相似度计算方法，包括：(1)先对两条曲线进行位移、旋转、比例变换，找出两条曲线叠置在一起后重合程度最大或平均距离最小的位置；(2)把两条曲线依据其交集分为子区域计算并每个子区域内图形的形状相似度；(3)将各个子区域内图形的形状相似度加权求和，得到两个简单曲线目标的形状相似度。本发明的方法可以有效地比较不同长度、不同方向、不同位置的简单曲线的形状相似度，具有计算简单、结果直观、适用范围广等优点。

技术研发人员：闫浩文,杨维芳,禄小敏,李蓬勃,褚天舒,马犇,殷硕硕
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15