一种图形对象比对方法技术

本发明专利技术提供了一种图形对象比对方法，目的是克服因存在平移、旋转、缩放等相似变换导致的图形对象不能直接比对的困难。为此本发明专利技术提出了一种图形对象内在比例关系参考系，以及在图形对象上建立内在比例关系参考系的方法和图形对象的直接比对方法。构成这两种方法的核心是本发明专利技术提出的“点的几何重要度”指标及其与图形对象内在比例关系参考系相配合的运用方法。本发明专利技术可以用于机器视觉模式识别。

A Method of Graphic Object Comparison

【技术实现步骤摘要】
一种图形对象比对方法
本专利技术属于机器视觉
，特别是涉及一种图形对像比对方法。
技术介绍
基本几何模式是指在图形对像中具有普遍意义的几何模式，例如：区域、轮廓、角隅、直线、曲线、线段、圆弧等等。图形对象是指由基本几何模式构成的相对独立的几何模式，其规模可以是单个基本几何模式，也可以是若干基本几何模式的组合。两幅图像的比对首先就是对其图形对像的比对。图形对象比对面临的主要困难是：即使是同一事物的若干幅图像之间也可能存在因各种相似变换导致的图像平移、旋转和比例差异，因此不能在两幅图像的原始坐标系中直接对两个图形对像进行比对。为克服上述困难而采用的现有技术主要是：（1）回避两个图形对象直接比对的困难，转而比对两个图形对象的不变矩或互相关指标。（2）回避两个图形对象全局比对的困难，转而比对两个图形对象的局部特征。上述两类现有技术都属于间接比对，因此存在一个明显的缺点：比对的内容与比对的图形对像之间缺乏唯一对应关系，因此在图像复杂的情况下可能得出错误结论。此外这些技术也都存在比对内容不直观、计算复杂等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够克服因图像的各种相似变换带来的图形对像比对困难，可以对两个图形对象进行直接比对的方法。本专利技术的实现首先是基于一种特殊的参考系，称为“图形对象内在比例关系参考系”，记为OIR（ObjectIntrinsicRatio），其构成如如图1所示。该参考系有图形对象上的两个参考点，分别记为O1和O2，称为第一参考点和第二参考点。两个矢径O1A和O2A相交于图形对象上任意点A，A点的比例参数记为A（r1，r2）。其中：r1=a1/d，r2=a2/d，其中：d为在图像原始坐标系中O1O2之间的距离；a1，a2分别为在图像原始坐标系中，矢径O1A和O2A的长度。O1、O2和A都对应于物体上的点，以O1、O2、A为顶点的三角形O1O2A取决于图形对象所表达的物体的自身结构。对同一物体，在同一视角，用不同比例所构成的图形对象，三角形O1O2A都是相似的。因此各边的比值r1=a1/d，r2=a2/d是不变的，与图形对象的比例以及平移和旋转等差异无关。从r1和r2的定义表达式可知：若两个图形对象的OIR参考系相同，则两个图形对象的几何要素（形状、尺度、相互位置等）的比对，只需直接比对两个图形对象各对应点A的比例参数A（r1，r2），因此比对内容直观，比对结果唯一。本专利技术的实现还基于一种确定图形对象OIR参考系两个参考点O1、O2的方法，其核心是确定图形对象上“点的几何重要度”。所谓“点的几何重要度”是指点在所处基本几何模式中所起作用的重要程度，具体体现为按重要程度的排序，在实际应用中体现为参考点选择的优先顺序。点在基本几何模式中的作用的一个从宏观到微观（也是从重要到次要）的排序如下：轮廓的形心（或区域的中心）、角隅的顶点、线条的交点、弧线的圆心、曲线的拐点、线段的中点、线条的端点、对称线上的点、棱线上的点、一般线条上的点、区域中的普通点。点的几何重要度排序可以定性表达，也可以用量化的方法定量表达，使得每个点在基本几何模式中作用的重要程度都有一个确定的“分值”，从而可以对同一个点的不同几何作用进行累加（参见本专利技术实施例1）。图形对象上绝大多数的点都是几何重要度为零的普通点，几何重要度分值较高（排序靠前）的点一定是那些在几何模式中起更特殊作用的点。一个点可能同时属于不同的基本几何模式，因而具有多重几何重要度。一个点所涉及的所有基本几何模式及其对应的几何重要度，形成该点的“几何重要度构成”。在一个点的几何重要度构成中，最重要的是几何重要度最高的那个基本几何模式，其次是几何重要度次高的那个基本几何模式，以此类推。确定图形对象上点的几何重要度构成的方法包括以下步骤：（1）列出基本几何模式，规定点在每个基本几何模式中所起作用的重要程度，并据此建立点的几何重要度排序；（2）在图像的解析重构（特征提取）过程中，依据点的几何重要度排序，为所有点建立“几何重要度构成”，直至图像重构结束。依据图形对象上点的几何重要度构成来确定图形对象的OIR参考系第一参考点的规则是：几何重要度最高的点优先；在竞争点中，几何重要度累加值最高的点优先。若还存在竞争，则遵循如下优先规则：轮廓的中心，以轮廓尺度大的优先；角隅的顶点以夹角小的优先；弧线的圆心以半径大的优先；线条的交点以相交线条多的优先；曲线上的点，以曲率大的优先。依据图形对象上点的几何重要度构成来确定图形对象的OIR参考系第二参考点的规则是：在剔除第一参考点后剩余点中选取第二参考点；在竞争点中，使得两个参考点距离最远的点优先；最远距离相同的竞争点中，选择的优先顺序为第一参考点自身左边、左上、左下、右边、右上、右下位置处的点；其他规则与第一参考点相同。必须指出：图形对象上两个参考点O1、O2的选取方法应使得所建立的OIR参考系对于同一类图形对像具有一致性和唯一性。因此在实际应用中，确定图形对象OIR参考点的某些规则应该根据具体应用情况调整或简化。本专利技术的实现还基于一种比对方法，主要步骤是：（1）首先比对两个OIR参考系是否相同，两个OIR参考系相同的条件是其对应参考点的几何重要度构成相同；（2）当两个OIR参考系相同时，依几何重要度顺序比对参考点之外的其他点的几何重要度构成和比例参数，并根据设定的比例参数允许误差确定比对结果（参见本专利技术实施例3）。本专利技术的有益效果是能够克服图像存在平移、旋转、缩放等相似变换的影响，实现图形对象的直接比对，从而也避免了使用间接比对方法带来的缺点。附图说明图1为图形对象内在比例关系参考系原理示意图。图2为椭圆图形对象OIR参考系示意图。图3为经过相似变换的椭圆图形对象示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术及其实施做进一步详细说明。实施例1点的几何重要度的量化表达。本专利技术提出了“点的几何重要度”指标，以下是点的几何重要度量化表达的一个实例：轮廓的形心（100）、角隅的顶点（50）、线条的交点（40）、弧线的圆心（30）、曲线的拐点（20）、线段的中点（10）、线条的端点（5）、棱线上的点（3）、对称线上的点（2）、一般线条上的点（1）、区域中的普通点（0）。括号中的数字为该类点的几何重要度分值。点的基本几何作用模式并不局限于本实施例所示，其量化分值也不局限于本实施例所示，应该根据具体应用情况加以调整。实施例2椭圆图形对象的OIR参考系。图2所示图形对像包含了3个基本几何模式：一个椭圆轮廓和两条对称线。为使图面清晰，图中没有标出两条对称线的4个端点。图2中各点的几何重要度构成分析如下（采用实施例1的量化分值）。O1：长对称线上点（2）、长对称线中点（10）、短对称线上点（2）、短对称线中点（10）、两条对称线的交点（40）、椭圆轮廓中心（100），几何重要度累加为164。O2：长对称线上点（2）、椭圆曲线上点（1）、长对称线与椭圆曲线交点（40），几何重要度累加为43。A1：短对称线上点（2）、椭圆曲线上点（1）、短对称线与椭圆曲线交点（40），几何重要度累加为43。A2：长对称线上点（2）、椭圆曲线上点（1）、长对称线与椭圆曲线交点（40），几何重要度累加为43。A3：短对称线上点（2）、椭圆曲线上点（1）、短对称线与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图形对象比对方法，其特征在于，包括：一种图形对象内在比例关系参考系；一种确定点的几何重要度构成的方法；一种在图形对象上选取内在比例关系参考点的方法；一种基于内在比例关系的图形对像比对方法。

【技术特征摘要】
1.一种图形对象比对方法，其特征在于，包括：一种图形对象内在比例关系参考系；一种确定点的几何重要度构成的方法；一种在图形对象上选取内在比例关系参考点的方法；一种基于内在比例关系的图形对像比对方法。2.根据权利要求1所述一种图形对象比对方法，其特征在于，所述“一种图形对象内在比例关系参考系”的特征是：该参考系有图形对象上的两个参考点O1和O2；该参考系有两个矢径O1A和O2A，相交于图形对象上的任意点A，其交点A的比例参数为A（r1，r2），其中：r1=a1/d，r2=a2/d，其中：d为在图像原始坐标系中O1O2之间的距离，a1、a2分别为在图像原始坐标系中矢径O1A和O2A的长度。3.根据权利要求1所述一种图形对象比对方法，其特征在于，所述“一种确定点的几何重要度构成的方法”的特征是，包括以下步骤：（1）列出基本几何模式，规定点在每个基本几何模式中所起作用的重要程度，并据此建立点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴文跃，
申请(专利权)人：戴文跃，
类型：发明
国别省市：广东,44