[发明专利]一种基于轮廓的二维碎片拼接方法

权利要求书

1.一种基于轮廓的二维碎片拼接方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：获取扫描的碎片图像并提取碎片轮廓曲线；

步骤二：进行轮廓的多边形逼近及特征提取，得到两个特征序列：旋转角度序列，边长序列；

步骤三：基于特征序列寻找碎片两两之间的局部候选匹配段；寻找N片碎片的局部匹配，N片碎片两两进行比较，得到最终局部匹配集合；

步骤四：最终局部匹配集合中，基于碎片按照局部匹配进行拼接所要旋转的角度，寻找局部匹配的全局路径，将所有确定的路径整合为一个包含所有碎片的路径，即可实现拼接；

寻找局部匹配的全局路径的具体方法为：

A：为当前碎片寻找新的局部匹配碎片，其中，该当前碎片的对应匹配不属于已确定的路径，若寻找不到，则转入B，若寻找到，则转入C；

B：返回当前路径的上一个碎片即前向碎片，该前向碎片作为当前碎片，继续执行A；

C：若寻找到的碎片在当前路径中已出现过，则判断两次出现之间的子路径是否无矛盾，无矛盾则该子路径成为被确定的路径，执行B，有矛盾操作同B；若寻找到的碎片在当前路径中没出现过，则该碎片成为当前碎片，转入A；

当路径中只剩初始碎片，且该初始碎片没有新的匹配碎片，即无法再生成路径时，寻找全局路径的过程结束，将所有确定的路径整合为一个包含所有碎片的路径，即可实现拼接。

2.如权利要求1所述的一种基于轮廓的二维碎片拼接方法，其特征是，所述步骤一中，扫描的碎片图像为使用扫描仪获取的碎片灰度图像。

3.如权利要求1所述的一种基于轮廓的二维碎片拼接方法，其特征是，所述步骤一中，提取碎片轮廓曲线时，对得到的灰度图像进行直方图分析，把灰度图像转换为二值图，其中1表示碎片，0表示背景，然后提取二值图像的边缘，碎片的边缘像素就是与背景像素相邻但属于碎片的元素，顺时针逐一顺次寻找八连通的碎片边缘像素，得到碎片边缘，碎片边缘表示为顺时针的坐标序列。

4.如权利要求1所述的一种基于轮廓的二维碎片拼接方法，其特征是，所述步骤二中，运用DP迭代算法，获取轮廓曲线的近似多边形顶点，按顺时针顺序计算每个顶点处的旋转角度，及相邻顶点的距离即多边形边长，得到两个特征序列：旋转角度序列，边长序列。

5.如权利要求1所述的一种基于轮廓的二维碎片拼接方法，其特征是，所述步骤三中，基于特征序列寻找碎片两两之间的局部候选匹配段，具体过程为：

固定一个碎片的旋转角度序列，让另一个碎片的旋转角度序列左右移动，寻找两序列重叠位置元素的匹配部分，并计算匹配部分的用来衡量匹配程度的匹配度量，根据记录的匹配信息最终选择一个最佳匹配段，作为两个碎片可能的匹配，即局部候选匹配；

所述匹配信息包括匹配段起始点、终止点、匹配度量。

6.如权利要求5所述的一种基于轮廓的二维碎片拼接方法，其特征是，所述匹配度量Match_Deg：

其中，Rate_L＝Dif/min(L₁,L₂)，Rate_A＝E/min(Ang1,Ang2)；L₁、L₂分别为两匹配段边长和；Dif＝|L₁-L₂|；Commonside为一个匹配段的匹配对应边的个数，Commonvertice为匹配对应转角个数，c₁、c₂为两常数；Ang1,Ang2分别为两匹配段所有匹配顶点处绝对旋转角度之和；

Match_Deg≥0，两段边长差越小，累积角度误差越小，匹配长度越长，则Match_Deg越接近于0，其匹配程度越高。

7.如权利要求1所述的一种基于轮廓的二维碎片拼接方法，其特征是，所述步骤三中，寻找N片碎片的局部匹配，N片碎片两两进行比较，得到最终局部匹配集合，具体为：

N片碎片两两进行比较，需比较N(N-1)/2次，最多得到N(N-1)/2个局部候选匹配，包含有较多的伪匹配，即错误匹配，采用取其中匹配程度最高的前K个，采用排除重叠法，去除伪匹配，作为最终局部匹配集合。