[发明专利]一种二维形状匹配方法

权利要求书

1.一种二维形状匹配方法，其特征在于，方法包括：

步骤一，将每个待匹配二维形状的轮廓线划分为多个曲线段后计算每个二维形状轮廓曲线上各采样点的特征向量；同一曲线段上所有采样点的特征向量构成该曲线段的描述子，属于同一二维形状的多个曲线段的描述子构成该二维形状的描述子；

所述将每个待匹配二维形状轮廓线划分为多个曲线段包括：

重复执行Step1和Step2将当前二维形状轮廓线划分为多个曲线段：

Step1，计算二维形状轮廓线上当前曲率最大采样点p的切向量所述切向量为p的k个近邻点决定的切向量，k≥1，采样点p和切向量构成直线l_p；

Step2，采样点p及采样点p的k个近邻点中满足生长条件的点构成当前曲线段，所述生长条件为近邻点在当前直线l_p上的投影点不与其他近邻点在当前直线l_p上的投影点重叠，初始投影点为采样点p在当前直线l_p上的投影点；对于没有被划分到当前曲线段上的采样点执行Step1；

所述计算每个二维形状轮廓曲线上各采样点的特征向量包括：

计算当前二维形状轮廓线任一采样点x_i的特征向量：

为采样点x_i的标记信息，或1；

和为采样点x_i的左、右梯度信息，

l为采样点x_i所在曲线段的两个端点在直线l_p′上的两个投影点间的距离；x′_i为采样点x_i在直线l_p′上的投影点，直线l_p′为x_i-j和x_i+j所在曲线段对应的直线l_p；x_i-j和x_i+j分别为采样点x_i的前、后采样点，1≤i-jii+j，j1；

为与之和的正负号，根据正、负不同，或1；

为与之积的正负号，根据正、负不同，或1；

其中：点x_i、x_i-j和x_i+j属于同一曲线段，x′_i-j为点x_i-j在直线l_p′上的投影点，x′_i+j为点x_i+j在直线l_p′上的投影点，点x_i-j和x_i+j为点x_i的k个近邻点，k≥1，j＝1,2,...,k，直线l_p′为x_i-j和x_i+j所在曲线段对应的直线l_p；

步骤二，根据两个二维形状的描述子的差值判断两者之间的匹配度，差值越小匹配度越高。

2.如权利要求1所述的二维形状匹配方法，其特征在于，所述切向量为p的k个近邻点决定的切向量包括：计算距离当前曲率最大点p最近的k个近邻点构成点p的k近邻，然后利用主成分分析法对k近邻进行分析，得到点p及其k个近邻点所构成的协方差矩阵的特征值和特征向量，选取最大特征值对应的特征向量作为点p的切向量

3.如权利要求1所述的二维形状匹配方法，其特征在于，方法包括：

所述步骤一包括：

步骤(1)，对待匹配二维形状的轮廓线进行采样得到离散的采样点；

步骤(2)，计算每个采样点的曲率；

Step1，计算距离当前曲率最大点p最近的k个近邻点构成点p的k近邻，然后利用主成分分析法对k近邻进行分析，得到点p及其k个近邻点所构成的协方差矩阵的特征值和特征向量，选取最大特征值对应的特征向量作为点p的切向量采样点p和切向量构成直线l_p；

Step2，将点p作为种子点，进行区域生长，直到不存在满足区域生长条件的点，区域生长结束，得到曲线段c_p，所述区域生长条件为：

以点p为种子点，其最近的两个反向邻域点分别为p_i+1和p_i-1，如果这两个点未被划分到其他的曲线段中，则将该两个点被划分到曲线段c_p中并作为新的种子点继续区域生长，此时用p_l和p_r表示点p_i+1和p_i-1；

然后继续选取点p_l和p_r的最近邻点p_l+1和p_r+1，若存在该两点未被划分到其他的曲线段中，且满足式(1)，则该两点被划分到曲线段c_p中并作为新的种子点p_l和p_r继续区域生长；

若不存在满足式(1)且未被划分的点p_l+1和p_r+1，区域生长结束，得到曲线段c_p，

式(1)中，点p′_l+1,p′_l,p′_r+1,p′_r分别为点p_l+1,p_l,p_r+1,p_r在当前直线l_p上的投影点；

步骤(3)，重复执行步骤Step1和Step2，直到待匹配二维形状轮廓线被划分成多个曲线段；

步骤(4)，计算每个曲线段上所有采样点的特征向量：

计算当前二维形状轮廓线任一采样点x_i的特征向量：

为采样点x_i的标记信息，或1；

为采样点x_i的梯度信息，

其中：点x_i、x_i-j和x_i+j属于同一曲线段，x′_i-j为点x_i-j在直线l_p′上的投影点，x′_i+j为点x_i+j在直线l_p′上的投影点，点x_i-j和x_i+j为点x_i的k个近邻点，k≥1，j＝1,2,...,k，直线l_p′为x_i-j和x_i+j所在曲线段对应的直线l_p；

l为采样点x_i所在曲线段的两个端点在l_p′上的两个投影点间的距离；x′_i为采样点x_i在直线l_p′上的投影点；

为与之和的正负号，根据正、负不同，或1；

为与之积的正负号，根据正、负不同，或1；

步骤(5)，同一曲线段上所有采样点的特征向量构成该曲线段的描述子，属于同一二维形状的多个曲线段的描述子构成该二维形状的描述子；

步骤二，计算待匹配二维形状描述子之间的差值，差值最小的两个二维形状则认为匹配。