專利名稱：一種平面幾何形狀的特征描述方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模式識(shí)別領(lǐng)域，特別是涉及一種平面幾何形狀的特征描述方法。
背景技術(shù)：
幾何形狀識(shí)別是模式識(shí)別領(lǐng)域中圖形、圖像識(shí)別的基礎(chǔ)技術(shù)。在人工智能、
計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器人、圖像目標(biāo)識(shí)別、光學(xué)字符閱讀器(Optical Character Reader, OCR)、軍事等高技術(shù)領(lǐng)域中，幾何形狀識(shí)別技術(shù)都起著關(guān)鍵性的作用。幾何 形狀識(shí)別是基于形狀特征的數(shù)學(xué)描述方法和特征信息提取技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)圖形的數(shù)學(xué)描述主要基于兩大理論體系。 一種是基于積分 變換的傅立葉描述子理論，該理論將圖像信息由時(shí)域變換到頻域，利用獲得的 頻域特征矢量集，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的整體描述。另一種是不變矩理論，矩定義為 在圖形上對(duì)密度函數(shù)的黎曼二重積分，不同階次的矩具有不同的物理意義，利 用矩參數(shù)集，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的整體描述。上述兩種理論方法對(duì)圖形描述的特征信 息，頻域特征矢量集和矩參數(shù)集都具有平移、縮放和旋轉(zhuǎn)不變的特性。當(dāng)圖形 上密度函數(shù)等于1時(shí)，這些特征信息實(shí)現(xiàn)對(duì)幾何形狀的整體描述。
根據(jù)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的分析，利用上述兩種理論方法提取圖形特征信息，識(shí)別 幾何形狀的方法，雖然具有通用性，但是，由于技術(shù)上的一些缺陷使得該方法 的實(shí)際應(yīng)用受到^f艮大制約。具體分析如下
(1) 頻域特征矢量或矩參數(shù)是對(duì)幾何形狀統(tǒng)計(jì)特征的描述，是一種間接 描述方法，不能準(zhǔn)確描述平面幾何形狀的某一局部特征。構(gòu)成識(shí)別系統(tǒng)時(shí)，需 要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析工作才能確定識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。
(2) 提取頻域特征矢量或矩參數(shù)都有很大的計(jì)算量。即使是改進(jìn)為快速 算法，仍然有很大的計(jì)算量。
9(3 )頻域特征矢量或矩參數(shù)與平面幾何形狀之間不存在理論上的——對(duì) 應(yīng)關(guān)系，因此存在判定錯(cuò)誤的可能。在實(shí)際應(yīng)用或?qū)嶒?yàn)中，判定錯(cuò)誤也是經(jīng)常 發(fā)生的。
(4 )頻域特征矢量或矩參數(shù)不能對(duì)一類平面幾何形狀共有特征進(jìn)行描述。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的第一目的在于提供一種平面幾何形 狀的特征描述方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能準(zhǔn)確描述平面幾何形狀某 一局部特征、計(jì)算量大以及存在判定錯(cuò)誤的缺陷。
本發(fā)明的第二目的在于提供另一種平面幾何形狀的特征描述方法，用于解 決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能準(zhǔn)確描述平面幾何形狀某一局部特征、計(jì)算量大、存 在判定錯(cuò)誤以及不能對(duì)一類平面幾何形狀共有特征進(jìn)行描述的缺陷。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種平面幾何形狀的特征描 述方法，包括以下步驟
a、 按照一定的方向?qū)Λ@得的平面幾何形狀的邊界曲線進(jìn)行計(jì)算，并獲知 邊界曲線上各點(diǎn)的曲率信息；
b、 求取平面幾何形狀的參考點(diǎn)，所述參考點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)、平移和縮放情況下， 與邊界相對(duì)位置具有不變性；
c、 求取平面幾何形狀上與曲率信息有關(guān)的特征點(diǎn)；
d、 根據(jù)所述特征點(diǎn)和所述參考點(diǎn)及所述曲率信息計(jì)算特征點(diǎn)信息，并根 據(jù)計(jì)算得到的一組特征點(diǎn)信息描述所述平面幾何形狀的特征。
另一種平面幾何形狀的特征描述方法，包括以下步驟
a、 按照一定的方向?qū)Λ@得的平面幾何形狀的邊界曲線進(jìn)行計(jì)算，并獲知 邊界曲線上各點(diǎn)的曲率信息；
b、 求取平面幾何形狀的參考點(diǎn)；
c、 求取平面幾何形狀的特征點(diǎn)；
d、 根據(jù)所述特征點(diǎn)和所述參考點(diǎn)及所述曲率信息計(jì)算特征點(diǎn)信息，并根據(jù)得到的 一組特征點(diǎn)信息描述所述平面幾何形狀的特征。
e、 由所述的一組特征點(diǎn)信息提:f又各種統(tǒng)計(jì)信息構(gòu)成描述平面幾何形狀整 體特征的檢索信息；
f、 由所述的一組特征點(diǎn)信息和檢索信息構(gòu)成描述平面幾何形狀的特征信
臺(tái)
一種用于平面幾何形狀的特征描述的裝置，包括
掃描模塊，用于按照一定的方向?qū)Λ@得的平面幾何形狀的邊界曲線進(jìn)行計(jì) 算，并獲知邊界曲線上各點(diǎn)的曲率信息；
參考點(diǎn)模塊，用于求取平面幾何形狀的參考點(diǎn)，所述參考點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)、平移 和縮放情況下，與邊界相對(duì)位置具有不變性；
特征點(diǎn)模塊，用于求取平面幾何形狀上與曲率信息有關(guān)的特征點(diǎn)；
描述才莫塊，用于根據(jù)所述特征點(diǎn)和所述參考點(diǎn)及所述曲率信息計(jì)算特征點(diǎn) 信息，并根據(jù)計(jì)算得到的 一組特征點(diǎn)信息描述所迷平面幾何形狀的特征。
本發(fā)明通過(guò)以一組特征點(diǎn)信息對(duì)平面幾何形狀特征描述的方法，解決了現(xiàn) 有技術(shù)存在的諸多缺陷。
首先，本發(fā)明對(duì)平面幾何形狀邊界上的每一個(gè)主要特征，都有一個(gè)特征點(diǎn) 信息對(duì)其加以描述，定量的描述了該特征點(diǎn)與參考點(diǎn)的距離、與才及軸的夾角、 特征點(diǎn)類型、附加特征信息和曲率半徑。從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能準(zhǔn)確描迷 平面幾何形狀某一局部特征的缺陷。
其次，本發(fā)明通過(guò)對(duì)邊界信息的計(jì)算，求取一組特征點(diǎn)信息。其計(jì)算量遠(yuǎn) 小于現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)積分變換或二重積分求取特征信息的計(jì)算量，并且計(jì)算方 法更為簡(jiǎn)單。
再其次，本發(fā)明以一組特征點(diǎn)信息按循環(huán)排序關(guān)系對(duì)平面幾何形狀邊界的 主要特征順序描述。在旋轉(zhuǎn)、平移、縮放的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)平面幾何形狀主要 特征的唯一性描述。解決了現(xiàn)有技術(shù)中特征信息與平面幾何形狀之間不存在理 論上的 一一對(duì)應(yīng)關(guān)系而產(chǎn)生錯(cuò)誤判別的缺陷。更進(jìn)一步，本發(fā)明由一組特征點(diǎn)信息提取反映平面幾何形狀整體特征的統(tǒng)計(jì)信息構(gòu)成檢索信息，描述了一類平面幾何形狀的共有特征。解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能對(duì)一類平面幾何形狀共有特征進(jìn)行描述的缺陷。檢索信息具有提高識(shí)別速度和對(duì)平面幾何形狀信息庫(kù)進(jìn)行;險(xiǎn)索的功能。
綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的平面幾何形狀特征描述方法及裝置具有描述更準(zhǔn)確、更細(xì)致、更全面，求取特征信息速度更快的顯著效果。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中平面幾何形狀的特征描述方法流程圖2為本實(shí)施例2中求取特征信息的幾何形狀的示意圖3為本實(shí)施例2中求取特征信息的方法流程圖4為本實(shí)施例2中描述幾何形狀特征點(diǎn)信息的示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例3中不封閉曲線構(gòu)成的幾何形狀示意圖6為本發(fā)明實(shí)施例4中簡(jiǎn)單幾何形狀特征信息的示意圖7為本發(fā)明實(shí)施例5中裝置的主要結(jié)構(gòu)圖8為本發(fā)明實(shí)施例5中裝置包括類型代碼模塊時(shí)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖9為本發(fā)明實(shí)施例5中裝置包括檢索信息模塊的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
在曰常生活中，我們隨時(shí)隨處都在進(jìn)行著幾何形狀的識(shí)別，習(xí)以為常，并不以為然。但是，在模式識(shí)別領(lǐng)域，讓機(jī)器來(lái)識(shí)別幾何形狀的能力仍然是很低的。
具有視覺(jué)能力的人和動(dòng)物都具有識(shí)別幾何形狀的能力，在生存基本活動(dòng)中，自覺(jué)或不自覺(jué)的具有了這種能力。這種能力來(lái)源于形象思維，形象思維是通過(guò)感知表象信息，調(diào)用頭腦中的形象知識(shí)(表象、意象、經(jīng)驗(yàn)等)，通過(guò)分析、比4交、歸納、想象等思維活動(dòng)，完成對(duì)事物本質(zhì)的i人識(shí)。與現(xiàn)有幾何形狀識(shí)別技術(shù)對(duì)比，這一思維活動(dòng)并沒(méi)有運(yùn)用復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論，也沒(méi)有大量復(fù)雜的計(jì)算，但卻是簡(jiǎn)潔、快速、有效的。具有動(dòng)物的智商就能正確的識(shí)別幾何形狀，客觀上說(shuō)明了存在簡(jiǎn)化、高效的平面幾何形狀描述及識(shí)別方法。
模擬形象思維，設(shè)計(jì)一種平面幾何形狀的特征描述方法是本發(fā)明的核心思想。根據(jù)人類對(duì)幾何形狀識(shí)別的直接感受，可知形象思維是通過(guò)直接感知幾何形狀邊界的輪廓特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)幾何形狀的記憶(描述)。用數(shù)學(xué)方法計(jì)算得到平面幾何形狀邊界的特征點(diǎn)，求取特征點(diǎn)信息。汲取形象思維的優(yōu)點(diǎn)，克服不能量化描述的缺點(diǎn)。用 一組特征點(diǎn)信息實(shí)現(xiàn)對(duì)平面幾何形狀主要特征的準(zhǔn)確描述。
模擬形象思維，提取一類平面幾何形狀的共有特征實(shí)現(xiàn)平面幾何形狀的分類與檢索是本發(fā)明的另一個(gè)主要思想。形象思維對(duì)幾何形狀的凸、凹等特征的記憶(描述)是尤為深刻的。模擬這一特征，從一組特征點(diǎn)信息中提取描述平面幾何形狀整體特征的統(tǒng)計(jì)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)平面幾何形狀的分類與檢索。
實(shí)施例1:
如圖l所示，本實(shí)施例提供了一種平面幾何形狀的特征描述方法，包括以下步驟
步驟IOI、按照一定的方向?qū)Λ@得的平面幾何形狀的邊界曲線計(jì)算，并獲知邊界曲線上各點(diǎn)的曲率信息；
可以沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较?，可以從任意一點(diǎn)開(kāi)始，對(duì)邊界曲線計(jì)算曲率。根據(jù)曲率的定義可知，沿不同方向計(jì)算邊界曲線的曲率，得到結(jié)果的正負(fù)號(hào)是不同的，絕對(duì)值是相同的。選定計(jì)算方向后，不可更改；在兩個(gè)分段連續(xù)函數(shù)的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)函數(shù)在聯(lián)結(jié)點(diǎn)處，導(dǎo)數(shù)不連續(xù)時(shí)，該點(diǎn)的曲率是正或負(fù)無(wú)窮大。
步驟102、求取所述平面幾何形狀邊界曲線的參考點(diǎn)；所述參考點(diǎn)包括在旋轉(zhuǎn)、平移和縮放情況下，與邊界相對(duì)位置不變的點(diǎn)或在直角坐標(biāo)系下的原點(diǎn)；利用平面幾何形狀邊界或區(qū)域信息可計(jì)算得到各種不同的具有平移、旋轉(zhuǎn)、縮放不變性的參考點(diǎn)，求取邊界曲線幾何中心具有最小的計(jì)算量，因此，設(shè)定邊界曲線單位弧長(zhǎng)質(zhì)量為1，求邊界曲線的質(zhì)量中心，就是邊界曲線幾何
中心。按此方法求取平面幾何形狀參考點(diǎn)的同時(shí)，也求出了另一個(gè)中間參數(shù)平面幾何形狀邊界弧長(zhǎng)。
步驟103、求取所述平面幾何形狀邊界曲線上，標(biāo)示曲率變化特征的特征點(diǎn)；尤其是獲得邊界曲線上曲率極值點(diǎn)、曲率為正或負(fù)無(wú)窮大點(diǎn)和曲率恒定處的至少一個(gè)點(diǎn)，作為特征點(diǎn)；所述特征點(diǎn)進(jìn)一步包括曲率單調(diào)變化處的至少一個(gè)點(diǎn)。
從任意一點(diǎn)開(kāi)始，沿計(jì)算邊界曲線曲率的方向，在邊界曲線上搜索主要特征點(diǎn)，獲得主要特征點(diǎn)的坐標(biāo)、類型代碼、曲率。主要特征點(diǎn)包括曲率極值點(diǎn)、曲率為正或負(fù)無(wú)窮大點(diǎn)、曲率恒定處的點(diǎn)，還可包括曲率單調(diào)變化處的點(diǎn)。單調(diào)變化處的點(diǎn)是為了描述平面幾何形狀細(xì)致特征和描述非常復(fù)雜平面幾何形狀的。搜索單調(diào)變化處的點(diǎn)包括切線過(guò)中心的邊界曲線上的點(diǎn)；參考點(diǎn)到單調(diào)變化分段起點(diǎn)矢量旋轉(zhuǎn)180度的點(diǎn)；由上述主要特征點(diǎn)分開(kāi)單調(diào)變化段的巾點(diǎn)。
步驟104、根據(jù)所述特征點(diǎn)和所述參考點(diǎn)及所述曲率信息計(jì)算特征點(diǎn)信息，并根據(jù)計(jì)算得到的一組特征點(diǎn)信息描述所述平面幾何形狀的特征。
特征點(diǎn)信息的計(jì)算包括
以參考點(diǎn)為極點(diǎn)，計(jì)算特征點(diǎn)的極坐標(biāo)矢量，包括極值、極角；
設(shè)置特征點(diǎn)的類型代碼；
分別計(jì)算特征點(diǎn)的附加特征代碼
Tl類特征點(diǎn)中的凸或凹點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為特征點(diǎn)前后單位弧長(zhǎng)的平均曲率；
T2類特征點(diǎn)中的直線段的附加特征代碼設(shè)置為直線段長(zhǎng)度與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值，圓弧段的附加特征代碼設(shè)置為圓心角；T3類特征點(diǎn)中的內(nèi)、外切點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為0;
T4類特征點(diǎn)中的單調(diào)變化內(nèi)、外分段點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為相鄰兩個(gè)分段點(diǎn)間的弧長(zhǎng)與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值；
T5類特征點(diǎn)的單調(diào)變化描述點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為曲率單調(diào)變化段邊界弧長(zhǎng)與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值。
計(jì)算特征點(diǎn)的曲率半徑。
另外特征點(diǎn)信息能以另外的形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)主要特征點(diǎn)的描述。例如以參考點(diǎn)為原點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)或參考點(diǎn)與主要特征點(diǎn)坐標(biāo)都能反映主要特征點(diǎn)在邊界上的相對(duì)位置關(guān)系。相比之下，極坐標(biāo)矢量還是描述主要特征點(diǎn)的最好選擇。根據(jù)計(jì)算得到的 一組特征點(diǎn)信息描述所述平面幾何形狀的特征包括用每一個(gè)特征點(diǎn)信息描述平面幾何形狀確定方向邊界的一個(gè)局部主要特
征；
用一組特征點(diǎn)信息按循環(huán)排序關(guān)系，描述平面幾何形狀的各個(gè)確定方向邊界的主要特征。
其中Tl類、T2類特征點(diǎn)信息可實(shí)現(xiàn)大部分平面幾何形狀主要特征的描述；T3類、T4類特征點(diǎn)信息可實(shí)現(xiàn)平面幾何形狀更復(fù)雜部位主要特征的描述，例如象螺旋線曲線邊界等；T5類特征點(diǎn)信息可實(shí)現(xiàn)對(duì)單調(diào)變化段的進(jìn)一步描述。
到此，獲得的一組特征點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)平面幾何形狀的特征描述。
為了進(jìn)一步獲得對(duì)平面幾何形狀整體特征的描述，該方法可進(jìn)一步包括
步驟105、由所述的一組特征點(diǎn)信息提取各種統(tǒng)計(jì)信息構(gòu)成描述平面幾何形狀整體特征的檢索信息；
一組特征點(diǎn)信息中包含了平面幾何形狀的多種信息，提取與平面幾何形狀平移、旋轉(zhuǎn)、縮放無(wú)關(guān)的參數(shù)，描述不同類平面幾何形狀的共有特征。例如可選擇提取如下參數(shù)
特征點(diǎn)信息中最大矢量和最小矢量極值的比值；
特征點(diǎn)信息中具有凸點(diǎn)類型的個(gè)數(shù)；
15特征點(diǎn)信息中具有凹點(diǎn)類型的個(gè)數(shù)；
特征點(diǎn)信息中具有直線段類型的個(gè)數(shù)； 特征點(diǎn)信息中具有圓弧段類型的個(gè)數(shù)； 特征點(diǎn)信息中具有內(nèi)切點(diǎn)或外切點(diǎn)類型的個(gè)數(shù)； 特征點(diǎn)信息總凄t;等等。
這些信息構(gòu)成4企索信息。
步驟106、由所述的一組特征點(diǎn)信息和檢索信息構(gòu)成描述平面幾何形狀的 特征信息。
進(jìn)一步提取的檢索信息描述了一類平面幾何形狀的共有特征。 實(shí)施例2:
本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)圖2所示幾何形狀求取特征信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)此幾何形狀 的特征描述。任意幾何形狀邊界曲線的數(shù)學(xué)描述Y=F(X)。不失一般性，邊界 曲線由n個(gè)分段連續(xù)的函數(shù)構(gòu)成(y=fl(x)， y=f2(x)... y=fn(x)}。特征信息求取方 法的流程如圖3所示，包括如下步驟
步驟301:獲得圖1所示幾何形狀邊界曲線的數(shù)學(xué)描述Y-F(X),如圖1 所示，邊界曲線由4個(gè)分段連續(xù)的函數(shù)構(gòu)成{ y=fl(x)， y=f2(x)， y=f3(x), y=f4(x)}; 其中f2(x)是半圓的圓弧，f4(x)是直線；從邊界曲線上任意一點(diǎn)p開(kāi)始，沿順時(shí) 針?lè)较蛴?jì)算邊界曲線上的曲率，根據(jù)曲率的定義，沿不同方向計(jì)算邊界曲線的 曲率，得到結(jié)果的正負(fù)號(hào)是不同的。選定計(jì)算方向后，不可更改；在兩個(gè)分賴: 連續(xù)函數(shù)的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)函數(shù)在聯(lián)結(jié)點(diǎn)處，導(dǎo)數(shù)不連續(xù)時(shí)，該點(diǎn)的曲率是正 或負(fù)無(wú)窮大；
步驟302:求幾何形狀的參考點(diǎn)，對(duì)圖2所示幾何形狀邊界曲線的描述函 數(shù)Y=F(X)，求邊界曲線的幾何中心點(diǎn)，對(duì)幾何形狀而言，利用邊界或區(qū)域信各種中心點(diǎn)是不同的，例如邊界曲線的幾何中心、區(qū)域面積的幾 何中心、外接圓中心點(diǎn)等。這些點(diǎn)都具有旋轉(zhuǎn)、縮放、平移的相對(duì)不變性，都 可作為幾何形狀的參考點(diǎn)。選定一種參考點(diǎn)后，不可更改；由于邊界曲線幾何 中心的計(jì)算量遠(yuǎn)小于其它參考點(diǎn)的計(jì)算量，故而選擇求邊界曲線的幾何中心
點(diǎn)，記為P。(x,y);計(jì)算幾何形狀邊界的弧長(zhǎng)Sc;
步驟303:獲得邊界曲線曲率等于正或負(fù)無(wú)窮大的特征點(diǎn)(Tl類)；搜索 曲率等于常數(shù)的曲線段，取其弧長(zhǎng)中點(diǎn)定為特征點(diǎn)(T2類)；求邊界曲線曲率的 極值點(diǎn)(Tl類)；除曲率等于常數(shù)的曲線段之外，由T1、 T2、 T3、 T4類特征 點(diǎn)分開(kāi)的邊界曲線段是曲率單調(diào)變化的，取其弧長(zhǎng)中點(diǎn)定為特征點(diǎn)(T5類)；T3、 T4類特征點(diǎn)是為非常復(fù)雜的幾何形狀設(shè)計(jì)的特征點(diǎn)；圖4所示幾何形狀不存 在這樣的特征點(diǎn)，求得的特征點(diǎn)記為tp (x， y， t, k),其中x，y是特征點(diǎn)的坐 標(biāo)；t是特征點(diǎn)的提取類型(1， 2...5分別對(duì)應(yīng)T1,T2…T5); k是特征點(diǎn)的曲 率；由邊界曲線上的p點(diǎn)開(kāi)始，按順時(shí)針?lè)较驅(qū)Λ@得的特征點(diǎn)排序；
步驟304:計(jì)算特征點(diǎn)tp(x， y, t, k)對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)信息tz ( 1, s, t， m， r)，特征點(diǎn)信息中1, s是極坐標(biāo)的極值和極角，t, m， r是附加曲率信息， 其中r是特征點(diǎn)曲率半徑，m是特征點(diǎn)附加特征代碼，t是特征點(diǎn)類型代碼， 類型代碼定義如下{0:凸點(diǎn)，1:凹點(diǎn)(屬于T1類)，2:直線段特征點(diǎn)，3: 圓弧段特征點(diǎn)(屬于T2類)，4:外切線特征點(diǎn)，5:內(nèi)切線特征點(diǎn)(屬于T3 類)，6:單調(diào)變化外分段特征點(diǎn)，7:單調(diào)變化內(nèi)分段特征點(diǎn)(屬于T4類)，8: 單調(diào)增特征點(diǎn)，9:單調(diào)減特征點(diǎn)(屬于T5類)};按特征點(diǎn)排列順序，計(jì)算 特征點(diǎn)信息的計(jì)算步驟如下
a) 以幾何中心P。為極坐標(biāo)的極點(diǎn)，按特下面公式，計(jì)算特征點(diǎn)信息的極 值和極角，tz. l-Sqrt ((tp. x-Pc. x) * (tp. x-Pc. x) + (tp. y- Pc. y) * (tp. y- Pc. y)); tz. s=ArcTan ((tp. y- Pc. y) / (tp. x_Pc. x));式中Sqr t表示求平方才艮函數(shù)，ArcTan 表示求反正切函數(shù)；
b) 根據(jù)特征點(diǎn)tp.t和tp.k計(jì)算對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)信息tz.t、 tz.m和tz.r (順時(shí)針
17方向求曲率)；
當(dāng)tp.t=l( Tl類)，tp.k<0時(shí)tz.t=0(凸點(diǎn))；tz.r=l/abs(tp.k); tp.k>0時(shí)tz.t=l (凹點(diǎn));tz.產(chǎn)l/abs(tp.k); tz.m= (tp點(diǎn)向前0.5弧長(zhǎng)處切線夾角—tp點(diǎn)向后0.5 弧長(zhǎng)處切線夾角)；
當(dāng)tp.t=2 ( T2類)，tp.k=0時(shí)tz.t=2 (直線段特征點(diǎn))；tz.m-直線段長(zhǎng)度/ Sc; tz.r=l/abs(tp.k); tp.k>0時(shí)tz.t=3 (圓弧段特征點(diǎn))；tz.n^圓弧段的圓心角； tz.r=l/abs(tp.k);
當(dāng)tp.t=3( T3類)，tp.k<0時(shí)tz.t=4(外切線特征點(diǎn))；tz.r=l/abs(tp.k); tp.k>0 時(shí)tz.t-5 (內(nèi)切線特征點(diǎn))；tz.r=l/abs(tp.k); tz.m=0;
當(dāng)tp.t=4( T4類)，tp.k<0時(shí)tz.t=6(單調(diào)變化外分段特征點(diǎn));tz.r=l/abs(tp.k); tp.k〉0時(shí)tz.t-7(單調(diào)變化內(nèi)分段特征點(diǎn))；tz.r=l/abs(tp.k);tz.m=(段間弧長(zhǎng)/ Sc);
當(dāng)tp.t=5( T5類)，tp.k<0時(shí)tz.t=8(單調(diào)增特征點(diǎn))；tz.r=l/abs(tp.k); tp.k>0 時(shí)tz.t=9 (單調(diào)減特征點(diǎn))；tz.r=l/abs(tp.k); tz.m=(單調(diào)變化段弧長(zhǎng)/ Sc )。
本例幾何形狀的特征點(diǎn)及特征點(diǎn)信息如圖4所示，為清晰示意，只標(biāo)出 Tl、 T2類。
步驟305:對(duì)步驟301至304計(jì)算得到的一組特征點(diǎn)信息提取描述幾何形 狀整體特征的檢索信息。檢索信息記為js(k,， nt, na, nz, ny， ，ns， otl， o。 ...o加)。 其中k,是最大矢量和最小矢量極值的比值；nt是凸點(diǎn)個(gè)數(shù);na是凹點(diǎn)個(gè)數(shù);riz是 直線段個(gè)數(shù);ny是圓弧段個(gè)數(shù);i^是切點(diǎn)個(gè)數(shù);"是特征點(diǎn)總數(shù)；otl, 0(2 ...015是按 極值大小排列的特征點(diǎn)信息的序號(hào)，其中otI是具有最大矢量極值的特征點(diǎn)序 號(hào)；本實(shí)施例選擇的檢索信息是與幾何形狀平移、旋轉(zhuǎn)、縮放無(wú)關(guān)的參數(shù)；
步驟306:檢索信息js與一組特征點(diǎn)信息構(gòu)成描述幾何形狀的特征信息， 記為TZ (js, tz" tz2， tz3 ...)。
實(shí)施例3:
18通過(guò)對(duì)圖5所示不封閉曲線構(gòu)成的幾何形狀求取特征信息，說(shuō)明平面幾何 形狀可以是由封閉曲線和不封閉曲線的任意組合構(gòu)成；特征信息的求取過(guò)程與 上述步驟完全一致，唯一的區(qū)別是對(duì)不封閉曲線構(gòu)成幾何形狀的數(shù)學(xué)描述，設(shè) 圖5所示不封閉曲線的數(shù)學(xué)描述函數(shù)是y二 fa(x)，函數(shù)定義在圖5中(a,b )兩 點(diǎn)之間。在(a,b)兩點(diǎn)之間再定義一個(gè)函數(shù)y:fb(x),并且有fb(x)= fa(x),這 樣fa(x)和fb(x)就構(gòu)成了封閉曲線，因此，用同樣的方法就可以求此幾何形狀 的特征信息；同理，由封閉曲線和不封閉曲線的任意組合構(gòu)成的幾何形狀也可 用同樣的方法求取特征信息。
實(shí)施例4:
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的方法對(duì)幾何形狀的描述及應(yīng)用，對(duì)圖6所示的簡(jiǎn) 單A/f可形狀求取特征信息，只求4全索信息js (k,， nt, na， nz, ny， nq, ns); 圖6 中(a)是三角形；(b)是矩形；(c)是圓形；
三角形特征信息TZa (js(2, 3， 0， 3， 0, 0， 6)， tz,, t&, tz3...);
矩形特征信息TZb (js(1.414， 4， 0, 4， 0, 0， 8), tz,， tz2， tz3...);
圓形特征信息TZc(js(l， 0, 0， 0, 1, 0, 1), tz,);
根據(jù)幾何形狀的檢索信心即可準(zhǔn)確判別幾何形狀；具有3個(gè)凸點(diǎn)，3個(gè)直 線段，沒(méi)有其他類型特征點(diǎn)的是三角形；具有4個(gè)凸點(diǎn)，4個(gè)直線段，沒(méi)有其 他類型特征點(diǎn)的是四邊形；只有l(wèi)個(gè)圓弧段特征點(diǎn)，沒(méi)有其他類型特征點(diǎn)的是 圓形；利用特征點(diǎn)信息可進(jìn)一步判定幾何形狀的細(xì)部特征。
實(shí)施例5
參見(jiàn)圖7所示，本實(shí)施例提供一種用于平面幾何形狀的特征描述的裝置， 包括掃描模塊、參考點(diǎn)模塊、特征點(diǎn)模塊和描述模塊。
掃描模塊，用于按照一定的方向?qū)Λ@得的平面幾何形狀的邊界曲線進(jìn)行計(jì) 算，并獲知邊界曲線上各點(diǎn)的曲率信息；參考點(diǎn)模塊，用于求取所迷平面幾何形狀邊界曲線的參考點(diǎn)；所述參考點(diǎn) 包括在旋轉(zhuǎn)、平移和縮放情況下，與邊界相對(duì)位置不變的點(diǎn)或在直角坐標(biāo)系下 的原點(diǎn)；
特征點(diǎn)模塊，用于求取所述平面幾何形狀邊界曲線上，標(biāo)示曲率變化特征 的特4正點(diǎn)；
描述模塊，用于根據(jù)所述特征點(diǎn)和所述參考點(diǎn)及所述曲率信息計(jì)算特征點(diǎn) 信息，并根據(jù)計(jì)算得到的一組特征點(diǎn)信息描述所述平面幾何形狀的特征。
該裝置還包括歸類模塊、類型代碼模塊和附加特征代碼模塊，參見(jiàn)圖8所示。
所述歸類模塊用于
對(duì)于曲率的極值點(diǎn)、曲率為正或負(fù)無(wú)窮大點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為Tl類特 征點(diǎn)；
對(duì)于曲率等于常數(shù)的邊界曲線段的至少一個(gè)點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為T2類 特征點(diǎn)；
對(duì)于曲率單調(diào)變化的邊界曲線段中，切線過(guò)參考點(diǎn)的點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn) 為T3類特征點(diǎn)；
對(duì)于曲率單調(diào)變化的邊界曲線段中，參考點(diǎn)到起點(diǎn)矢量旋轉(zhuǎn)180度的點(diǎn)， 設(shè)置該類特征點(diǎn)為T4類特征點(diǎn)；
對(duì)于由上述4類特征點(diǎn)分開(kāi)的，且曲率單調(diào)變化的邊界曲線段中的至少一 個(gè)點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為T5類特征點(diǎn)。
所述類型代碼;漠塊用于
為Tl類特征點(diǎn)賦予凸或凹點(diǎn)的類型代碼；
為T2類特征點(diǎn)賦予直線段或圓弧的類型代碼；
為T3類特征點(diǎn)賦予內(nèi)切點(diǎn)或外切點(diǎn)的類型代碼；
為T4類特征點(diǎn)賦予單調(diào)變化外分段點(diǎn)或內(nèi)分段點(diǎn)的類型代碼；
為T5類特征點(diǎn)賦予單調(diào)變化描述點(diǎn)的類型代碼。所述附加特征代碼模塊用于
將Tl類特征點(diǎn)中的凸或凹點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為特征點(diǎn)前后單位弧 長(zhǎng)的平均曲率；
將T2類特征點(diǎn)中的直線段的附加特征代碼設(shè)置為直線段長(zhǎng)度與平面幾 何形狀邊界長(zhǎng)度的比值，圓弧段的附加特征代碼設(shè)置為圓心角；
將T3類特;f正點(diǎn)中的內(nèi)、外切點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為0;
將T4類特征點(diǎn)中的單調(diào)變化內(nèi)、外分^:點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為相鄰 兩個(gè)分段點(diǎn)間的弧長(zhǎng)與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值；
將T5類特征點(diǎn)的單調(diào)變化描述點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為曲率單調(diào)變化 段邊界弧長(zhǎng)與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值。
所述特征點(diǎn)模塊包括
計(jì)算單元，用于從邊界的任意點(diǎn)開(kāi)始，沿計(jì)算曲率時(shí)邊界曲線的方向，計(jì) 算獲得特征點(diǎn)；
序號(hào)單元，用于按照獲得的特征點(diǎn)在邊界的先后順序，為每個(gè)特征點(diǎn)設(shè)定 序號(hào)。
所述描述才莫塊包括用于獲得特征點(diǎn)信息的特征點(diǎn)信息單元，該特征點(diǎn)信息 單元包括
極坐標(biāo)子單元，用于以平面幾何形狀的參考點(diǎn)為極坐標(biāo)的極點(diǎn)，計(jì)算特征 點(diǎn)極坐標(biāo)矢量的才及值、極角；
計(jì)算子單元，用于根據(jù)曲率信息計(jì)算獲得特征點(diǎn)類型^碼、附加特征代碼
及曲率半徑；
序號(hào)子單元，用于設(shè)置特征點(diǎn)信息的序號(hào)等于特征點(diǎn)的序號(hào)； 合成子單元，用于由一個(gè)極坐標(biāo)矢量的極值、極角和特征點(diǎn)類型代碼、附
加特征代碼及曲率半徑構(gòu)成特征點(diǎn)信息。
為了整體描述平面幾何形狀，所述裝置在包括掃描模塊、參考點(diǎn)模塊、特
征點(diǎn)模塊、描述模塊的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步包括檢索信息模塊和特征信息模塊，其結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖9所示。
檢索信息模塊，用于利用所述的一組特征點(diǎn)信息提取各種統(tǒng)計(jì)信息構(gòu)成描 述平面幾何形狀整體特征的檢索信息；
特征信息模塊，用于利用所述的一組特征點(diǎn)信息和檢索信息構(gòu)成描述平面 幾何形狀的特征信息。
所述裝置獲得的平面幾何形狀的特征信息是對(duì)平面幾何形狀的完整描述， 其中， 一組特征點(diǎn)信息準(zhǔn)確描述了平面幾何形狀邊界的主要特征；檢索信息描 述了平面幾何形狀的整體特征。
本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)以一組特征點(diǎn)信息對(duì)平面幾何形狀特征描述，解決了現(xiàn) 有技術(shù)存在的諸多缺陷。
首先，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)平面幾何形狀邊界上的每一個(gè)主要特征，都有一個(gè) 特征點(diǎn)信息對(duì)其加以描述，定量的描述了該特征點(diǎn)與參考點(diǎn)的距離、與極軸的 夾角、特征點(diǎn)類型、附加特征信息和曲率半徑。從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能準(zhǔn) 確描述平面幾^f可形狀某一局部特征的缺陷。
其次，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)邊界信息的計(jì)算，求取一組特征點(diǎn)信息。其計(jì) 算量遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)積分變換或二重積分求取特征信息的計(jì)算量，并且 計(jì)算方法更為簡(jiǎn)單。
再其次，本發(fā)明實(shí)施例以一組特征點(diǎn)信息按循環(huán)排序關(guān)系對(duì)平面幾何形狀 邊界的主要特征順序描述。在旋轉(zhuǎn)、平移、縮放的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)平面幾何形 狀主要特征的唯一性描述。解決了現(xiàn)有技術(shù)中特征信息與平面幾何形狀之間不 存在理論上的——對(duì)應(yīng)關(guān)系而產(chǎn)生錯(cuò)誤判別的缺陷。
更進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施例由一組特征點(diǎn)信息提取反映平面幾何形狀整體特 征的統(tǒng)計(jì)信息構(gòu)成檢索信息，描述了一類平面幾何形狀的共有特征。解決了現(xiàn) 有技術(shù)中不能對(duì)一類平面幾何形狀共有特征進(jìn)行描述的缺陷。檢索信息具有提
高識(shí)別速度和對(duì)平面幾何形狀信息庫(kù)進(jìn)行檢索的功能。
綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的平面幾何形狀特征描述方法具有描述更準(zhǔn)確、更細(xì)致、更全面，求取特征信息速度更快的顯著效果。
本發(fā)明并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā) 明的技術(shù)方案得出其他的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。
權(quán)利要求
1、一種平面幾何形狀的特征描述方法，其特征在于，包括以下步驟a、按照一定的方向?qū)Λ@得的平面幾何形狀的邊界曲線進(jìn)行計(jì)算，并獲知邊界曲線上各點(diǎn)的曲率信息；b、求取所述平面幾何形狀邊界曲線的參考點(diǎn)；c、求取所述平面幾何形狀邊界曲線上，標(biāo)示曲率變化特征的特征點(diǎn)；d、根據(jù)所述特征點(diǎn)和所述參考點(diǎn)及所述曲率信息計(jì)算特征點(diǎn)信息，并根據(jù)計(jì)算得到的一組特征點(diǎn)信息描述所述平面幾何形狀的特征。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所迷步驟a中平面幾何形狀 的邊界是由封閉曲線和/或不封閉曲線構(gòu)成。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟b中平面幾何 形狀的參考點(diǎn)包括通過(guò)對(duì)平面幾何形狀的邊界或區(qū)域信息進(jìn)行計(jì)算，得到的 在旋轉(zhuǎn)、平移和縮放情況下，與邊界相對(duì)位置不變的點(diǎn)；或在直角坐標(biāo)系下的 原點(diǎn)。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟c中的特征點(diǎn)包括 邊界曲線上曲率極值點(diǎn)、曲率為正或負(fù)無(wú)窮大點(diǎn)和曲率恒定處的至少一個(gè)點(diǎn)。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述特征點(diǎn)進(jìn)一步包括曲 率單調(diào)變化處的至少一個(gè)點(diǎn)。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述特征點(diǎn)中， 對(duì)于曲率的極值點(diǎn)、曲率為正或負(fù)無(wú)窮大點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為Tl類特征點(diǎn)；對(duì)于曲率等于常數(shù)的邊界曲線段的至少一個(gè)點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為T2類 特征點(diǎn)；對(duì)于曲率單調(diào)變化的邊界曲線段中，切線過(guò)參考點(diǎn)的點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn) 為T3類特征點(diǎn)；對(duì)于曲率單調(diào)變化的邊界曲線段中，參考點(diǎn)到起點(diǎn)矢量旋轉(zhuǎn)180度的點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為T4類特征點(diǎn)；對(duì)于由上述4類特征點(diǎn)分開(kāi)的，且曲率單調(diào)變化的邊界曲線段中的至少一 個(gè)點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為T5類特征點(diǎn)。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，針對(duì)所述5類特征點(diǎn) Tl類特征點(diǎn)賦予凸或凹點(diǎn)的類型代碼；T2類特征點(diǎn)賦予直線段或圓弧的類型代碼；T3類特征點(diǎn)賦予內(nèi)切點(diǎn)或外切點(diǎn)的類型代碼；T4類特征點(diǎn)賦予單調(diào)變化外分段點(diǎn)或內(nèi)分段點(diǎn)的類型代碼；T5類特征點(diǎn)賦予單調(diào)變化描述點(diǎn)的類型代碼。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，針對(duì)所述5類特征點(diǎn)的類型 代碼Tl類特征點(diǎn)中的凸或凹點(diǎn)的附加特征代碼，沒(méi)置為特4i點(diǎn)前后單位弧長(zhǎng)的 平均曲率；T2類特征點(diǎn)中的直線段的附加特征代碼設(shè)置為直線段長(zhǎng)度與平面幾何形 狀邊界長(zhǎng)度的比值，圓弧段的附加特征代碼設(shè)置為圓心角；T3類特征點(diǎn)中的內(nèi)、外切點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為0;T4類特征點(diǎn)中的單調(diào)變化內(nèi)、外分段點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為相鄰兩個(gè) 分段點(diǎn)間的弧長(zhǎng)與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值；T5類特征點(diǎn)的單調(diào)變化描述點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為曲率單調(diào)變化段邊 界弧長(zhǎng)與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值。
9、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟c中獲得邊界曲線 上特征點(diǎn)包括如下步驟從邊界的任意點(diǎn)開(kāi)始，沿計(jì)算曲率時(shí)邊界曲線的方向，計(jì)算獲得特征點(diǎn)； 按照獲得的特征點(diǎn)在邊界的先后順序，為每個(gè)特征點(diǎn)設(shè)定序號(hào)。
10、 如權(quán)利要求l、 7、 8或9所述的方法，其特征在于，求特征點(diǎn)信息包 括如下步驟以平面幾何形狀的參考點(diǎn)為極坐標(biāo)的極點(diǎn)，計(jì)算特征點(diǎn)才及坐標(biāo)矢量的極值、極角；根據(jù)曲率信息計(jì)算獲得特征點(diǎn)類型代碼、附加特征代碼及曲率半徑； 設(shè)置特征點(diǎn)信息的序號(hào)等于特征點(diǎn)的序號(hào)；由一個(gè)極坐標(biāo)矢量的極值、極角和特征點(diǎn)類型代碼、附加特征代碼及曲率 半徑構(gòu)成特征點(diǎn)信息。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于所述特征點(diǎn)信息具有循環(huán)排序關(guān)系，末位特征點(diǎn)信息的下一個(gè)是首位特征 點(diǎn)信息。
12、 如權(quán)利要求l、 2、 7、 8或9所述的方法，其特征在于，所述描述平 面幾何形狀特征包括用每一個(gè)特征點(diǎn)信息描述平面幾何形狀確定方向邊界的 一個(gè)局部主要特征；用一組特征點(diǎn)信息按循環(huán)排序關(guān)系，描述平面幾何形狀的各個(gè)確定方向邊 界的主要特征。
13、 一種平面幾何形狀的特征描述方法，其特征在于，包括以下步驟a、 按照一定的方向?qū)Λ@得的平面幾何形狀的邊界曲線進(jìn)行計(jì)算，并獲知 邊界曲線上各點(diǎn)的曲率信息；b、 求取所述平面幾何形狀邊界曲線的參考點(diǎn)；所述參考點(diǎn)包括在旋轉(zhuǎn)、 平移和縮;汶情況下，與邊界相對(duì)位置不變的點(diǎn)或在直角坐標(biāo)系下的原點(diǎn)；c、 求取所述平面幾何形狀邊界曲線上，標(biāo)示曲率變化特征的特征點(diǎn)；d、 根據(jù)所述特征點(diǎn)和所述參考點(diǎn)及所述曲率信息計(jì)算特征點(diǎn)信息，并根 據(jù)得到的 一組特征點(diǎn)信息描述所述平面幾何形狀的特征；e、 由所述的一組特征點(diǎn)信息提取各種統(tǒng)計(jì)信息構(gòu)成描述平面幾何形狀整 體特征的檢索信息；f、 由所述的一組特征點(diǎn)信息和檢索信息構(gòu)成描述平面幾何形狀的特征信息。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述步驟c中的特征點(diǎn)包 括邊界曲線上曲率極值點(diǎn)、曲率為正或負(fù)無(wú)窮大點(diǎn)和曲率恒定處的至少一個(gè) 點(diǎn)。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，求特征點(diǎn)信息包括如下步驟以平面幾何形狀的參考點(diǎn)為極坐標(biāo)的極點(diǎn)，計(jì)算特征點(diǎn)極坐標(biāo)矢量的極 值、極角；根據(jù)曲率信息計(jì)算獲得特征點(diǎn)類型代碼、附加特征代碼及曲率半徑； 設(shè)置特征點(diǎn)信息的序號(hào)等于特征點(diǎn)的序號(hào)；由一個(gè)極坐標(biāo)矢量的極值、極角和特征點(diǎn)類型代碼、附加特征代碼及曲率 半徑構(gòu)成特征點(diǎn)信息。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于所述特征點(diǎn)信息具有循環(huán)排序關(guān)系，末位特征點(diǎn)信息的下一個(gè)是首位特征 點(diǎn)信息。
17、 如權(quán)利要求13、 15或16所述的方法，其特征在于，所述描述平面幾 何形狀特征包括用每一個(gè)特征點(diǎn)信息描述平面幾何形狀確定方向邊界的一個(gè)局部主要特征；用一組特征點(diǎn)信息按循環(huán)排序關(guān)系，描述平面幾何形狀的各個(gè)確定方向邊 界的主要特征。
18、 一種用于平面幾何形狀的特征描述的裝置，其特征在于，包括 掃描模塊，用于按照一定的方向?qū)Λ@得的平面幾何形狀的邊界曲線進(jìn)行計(jì)算，并獲知邊界曲線上各點(diǎn)的曲率信息；參考點(diǎn)才莫塊，用于求取所述平面幾何形狀邊界曲線的參考點(diǎn)； 特征點(diǎn)模塊，用于求取所述平面幾何形狀邊界曲線上，標(biāo)示曲率變化特征的特征點(diǎn)；描述模塊，用于根據(jù)所述特征點(diǎn)和所述參考點(diǎn)及所述曲率信息計(jì)算特征點(diǎn) 信息，并根據(jù)計(jì)算得到的一組特征點(diǎn)信息描述所述平面幾何形狀的特征。
19、 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，還包括歸類模塊，用于 對(duì)于曲率的極值點(diǎn)、曲率為正或負(fù)無(wú)窮大點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為Tl類特征點(diǎn)；對(duì)于曲率等于常數(shù)的邊界曲線段的至少一個(gè)點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為T2類 特征點(diǎn)；對(duì)于曲率單調(diào)變化的邊界曲線段中，切線過(guò)參考點(diǎn)的點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn) 為T3類特征點(diǎn)；對(duì)于曲率單調(diào)變化的邊界曲線段中，參考點(diǎn)到起點(diǎn)矢量旋轉(zhuǎn)180度的點(diǎn)， 設(shè)置該類特征點(diǎn)為T4類特征點(diǎn)；對(duì)于由上述4類特征點(diǎn)分開(kāi)的，且曲率單調(diào)變化的邊界曲線^a中的至少一 個(gè)點(diǎn)，設(shè)置該類特征點(diǎn)為T5類特征點(diǎn)。
20、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，還包括類型代碼模塊，用于為Tl類特征點(diǎn)賦予凸或凹點(diǎn)的類型代碼；為T2類特征點(diǎn)賦予直線段或圓弧的類型代碼；為T3類特征點(diǎn)賦予內(nèi)切點(diǎn)或外切點(diǎn)的類型代碼；為T4類特征點(diǎn)賦予單調(diào)變化外分段點(diǎn)或內(nèi)分段點(diǎn)的類型代碼；為T5類特征點(diǎn)賦予單調(diào)變化描述點(diǎn)的類型代碼。
21、 如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，還包括附加特征代碼模塊， 用于將Tl類特征點(diǎn)中的凸或凹點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為特征點(diǎn)前后單位弧 長(zhǎng)的平均曲率；將T2類特征點(diǎn)中的直線段的附加特征代碼設(shè)置為直線段長(zhǎng)度與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值，圓弧段的附加特征代碼設(shè)置為圓心角； 將T3類特征點(diǎn)中的內(nèi)、外切點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為0; 將T4類特征點(diǎn)中的單調(diào)變化內(nèi)、外分段點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為相鄰兩個(gè)分段點(diǎn)間的弧長(zhǎng)與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值；將T5類特征點(diǎn)的單調(diào)變化描述點(diǎn)的附加特征代碼設(shè)置為曲率單調(diào)變化段邊界弧長(zhǎng)與平面幾何形狀邊界長(zhǎng)度的比值。
22、 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述特征點(diǎn)模塊進(jìn)一步包括計(jì)算單元，用于從邊界的任意點(diǎn)開(kāi)始，沿計(jì)算曲率時(shí)邊界曲線的方向，計(jì) 算獲得特征點(diǎn)；序號(hào)單元，用于按照獲得的特征點(diǎn)在邊界的先后順序，為每個(gè)特征點(diǎn)設(shè)定 序號(hào)。
23、 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述描述模塊包括用于獲 得特征點(diǎn)信息的特征點(diǎn)信息單元，該特征點(diǎn)信息單元包括極坐標(biāo)子單元，用于以平面幾何形狀的參考點(diǎn)為極坐標(biāo)的極點(diǎn)，計(jì)算特征點(diǎn)極坐標(biāo)矢量的極值、極角；計(jì)算子單元，用于根據(jù)曲率信息計(jì)算獲得特征點(diǎn)類型代碼、附加特征代碼及曲率半徑；序號(hào)子單元，用于設(shè)置特征點(diǎn)信息的序號(hào)等于特征點(diǎn)的序號(hào)；合成子單元，用于由一個(gè)極坐標(biāo)矢量的極值、極角和特征點(diǎn)類型代碼、附 加特征代碼及曲率半徑構(gòu)成特征點(diǎn)信息。
24、 根據(jù)權(quán)利要求18至23中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該裝置 進(jìn)一步包括檢索信息模塊，用于利用所述一組特征點(diǎn)信息提取各種統(tǒng)計(jì)信息，構(gòu)成描 述平面幾何形狀整體特征的檢索信息；特征信息模塊，用于利用所述一組特征點(diǎn)信息和檢索信息，構(gòu)成描迷平面幾何形狀的特征信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種平面幾何形狀的特征描述方法，屬于模式識(shí)別領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)范疇。本發(fā)明模擬形象思維記憶幾何形狀的方式，提取幾何形狀輪廓特征點(diǎn)，以特征點(diǎn)極坐標(biāo)矢量和附加曲率信息為核心構(gòu)成描述平面幾何形狀的特征信息。實(shí)現(xiàn)了對(duì)平面幾何形狀主要特征的準(zhǔn)確描述。特征信息求取方法簡(jiǎn)單；計(jì)算量大幅度減少。在旋轉(zhuǎn)、平移、縮放的復(fù)雜情況下，都能獲得準(zhǔn)確描述的特征信息。
文檔編號(hào)G06K9/52GK101470808SQ20071030399
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者曾培祥 申請(qǐng)人:北大方正集團(tuán)有限公司;北京方正奧德計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有限公司