[发明专利]一种平面图形对象特征信息提取及识别方法

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。

主权项

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l，l及其内部区域经二值化处理表示为点集S={(x_k，y_k)|k∈[1，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l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：③外接矩形上边切点位置：④外接矩形右边切点位置：⑤外接矩形下边切点相对位置：⑥外接矩形左边切点相对位置：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：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：(x_k，y_k)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，和分别为在AB和AD边上的投影，I的坐标(x_I，y_I)可按下式计算：其中(x_k，y_k)∈S；(2)选取所述步骤(1)中设定的特征参数中的n个构成n维空间，这n个特征参数用θ₁，...，θ_n表示，n≤8，所述的n维空间为平面图形对象基于这n个特征参数的特征参数空间；平面图形对象的这n个特征参数构成的向量[θ₁，...，θ_n]^T为该平面图形关于这n个特征参数的特征参数向量，若n=8时，平面图形对象的8维特征参数向量为[x₁，x₂，y₁，y₂，y₃，y₄，z₁，z₂]^T，每个图形对象的特征参数向量对应于相应特征参数空间中的一个特征点；(3)若待识别或比较的图形对象在图像中的角度姿态具有随机性，用具有旋转不变性的方法确定外接矩形各边的方向，将图像做相应的旋转处理，使图形对象的外接矩形的各边在新图像中分别与坐标轴平行；(4)指定待识别图形对象的标准对象，若待识别图形对象相对于标准对象存在翻转变形，确定翻转的类型；(5)若所述步骤(4)中确定了所述待识别图形对象的翻转类型，对待识别图形对象的特征参数向量进行翻转不变处理，即，使有翻转变形的待识别图形对象的特征参数向量经过处理后与标准对象的特征参数向量相同；(6)若待识别图形对象相对于标准图像存在尺度变形，为使同一对象的不同尺度的图像在特征参数空间中具有相同的对应特征点，将特征参数向量定义为C_sI=[x₂，y₁，y₂，y₃，y₄，z₁，z₂]^T或其子向量，T为向量转置运算符号；(7)若待识别图形对象相对于标准对象存在短轴方向的拉伸/压缩变形，为使其与标准对象在特征参数空间中具有相同的对应特征点，将特征参数向量定义为C_R=[x₁，y₁，y₂，y₃，y₄，z₁，z₂]^T或其子向量；(8)若待识别图形对象相对于标准对象存在尺度及拉伸/压缩变形，为使其与标准对象在特征参数空间中具有相同的对应特征点，将特征参数向量定义为C_N=[y₁，y₂，y₃，y₄，z₁，z₂]^T或其子向量；(9)设S_i和S_j为任意两个待比较图形对象，i、j为序号，i=1，2，3…，j=1，2，3…，二者在特征参数空间中对应的特征点的距离为d，d50，将d作为二者相似性的度量，给定取值区间[f，g]，当f≤d≤g时，判断S_i和S_j为同一或同类对象；给定取值区间[t，倒，当t≤d≤h时，判断S_i和S_j为非同一或非同类对象；f、g、t与h的值根据图形对象的特点及图像质量确定，当d为归一化距离时，f取值为O，h取值为1，g取值范围为0.05～0.2，t取值范围为0.4～0.95：(10)如果某类图形对象具有样本库，判断一个图形对象是否属于该类图形对象的识别方法为：通过研究该类图形对象样本库中样本的特征参数值，在n维特征参数空间中确定一个目标识别区域V，然后计算该待识别图形对象的特征参数向量C_p，若C_p∈V，则判断该图形对象属于该类图形对象，否则不属于该类图形对象。