一種利用圖像處理進行曲線擬合的方法
【專利說明】一種利用圖像處理進行曲線擬合的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于數(shù)值分析的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用圖像處理來提取數(shù)據(jù)進行曲線擬合的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]天空光譜的輻射亮度等數(shù)據(jù)是探測器照度和感生電子計算建模時常用的物理量。由于實驗室條件與設(shè)備等因素的限制，科研人員無法測量、獲取得到某些數(shù)據(jù)，只能利用從文獻等資料中截取或獲取的圖像數(shù)值數(shù)據(jù)來進行仿真實驗。但是對于從文獻文章中截取的圖像，在使用最小二乘、多項式擬合等常用的曲線擬合方法中，對各個物理量的處理有失公平性原則，通常是在處理中確保某一個物理量的擬合誤差達到“最小”，沒有考慮到其它物理量的擬合誤差，因此很難準(zhǔn)確地擬合出相關(guān)的曲線數(shù)值，不能用于實驗室的仿真驗證中。張繼龍等人在文獻《實驗數(shù)據(jù)的曲線擬合方法及其應(yīng)用》(測試技術(shù)學(xué)報，2003, 17(3):67-69)中提到的曲線擬合方法算法相對復(fù)雜，實現(xiàn)起來計算量大。因此需要考慮一種新的簡單的方法，使其也能達到對每個物理量的重視程度是相同的，得到比較好的曲線擬合仿真結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是介紹一種對文獻中截取的曲線圖像進行擬合仿真，得到曲線數(shù)據(jù)的方法。
[0005]針對上述問題，本發(fā)明提出了一種利用圖像處理進行曲線擬合的方法。具體曲線擬合的步驟如下:
(1)對文獻中截取圖像進行截圖，得到去除坐標(biāo)軸等多余信息的圖像(盡量從原點的位置開始截圖)；
(2)利用matlab工具軟件讀取圖像，獲取到圖像的相關(guān)信息，以及曲線的位置信息和灰度值信息；
(3)對獲取的曲線位置等信息進行處理；
(4)進行matlab圖像坐標(biāo)系和實際常用坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化；
(5)根據(jù)文獻上截圖的坐標(biāo)系和實際曲線繪制圖像坐標(biāo)系記錄的行列值關(guān)系，計算文獻截圖坐標(biāo)系上相應(yīng)曲線的數(shù)值，得到相應(yīng)的擬合曲線。
[0006]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
1.本發(fā)明的方法簡單實用，算法容易實現(xiàn)，可以有效地完成曲線擬合的目的。
[0007]2.本發(fā)明對各個物理量的重視程度是相同的，保證了在處理過程中每個物理量的擬合誤差都達到了“最小”。
【附圖說明】
[0008]圖1照度9.4X 10-41x下的夜間天空光譜福亮度(縱軸單位為W*m 2*sr 3。
[0009]圖2a經(jīng)過截圖后的圖像；
圖2b matlab獲取截圖的圖像；
圖2c坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后的圖像；
圖2d仿真擬合得到的曲線。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0011]針對圖1照度9.4X10 41χ下的夜間天空光譜輻亮度曲線，本發(fā)明一種新的利用圖像處理對曲線進行擬合的方法，步驟如下:
第一步:對文獻中截取圖像進行截圖，得到去除坐標(biāo)軸等多余信息的圖像(盡量從原點的位置開始截圖)，得到如圖2a所示的圖像；
第二步:利用matlab工具軟件讀取圖像，如圖2b所示，獲取到圖像的高度和寬度等信息，然后遍歷圖像，獲取到灰度值大于零的行列，并記錄下來這些點的行列位置信息；
第三步:對獲取的曲線位置等信息進行處理。由于文獻截取圖像的緣故，每列上灰度值大于零的點不止一個，為了使同一列上灰度值大于零的點保持一致，因此，需要對每列上灰度值大于零的點進行相應(yīng)行值求平均運算，得到的平均行值和列對應(yīng)的點作為處理后的曲線上的點；
第四步:進行matlab圖像坐標(biāo)系和實際常用坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化。matlab坐標(biāo)系和平時繪圖圖像的坐標(biāo)系原點坐標(biāo)位置不同，matlab坐標(biāo)系的相對原點是在圖像的左上方，平時繪制曲線常用的坐標(biāo)系相對原點在圖像的左下方，由于相對原點位置的不同，根據(jù)其相對應(yīng)關(guān)系，反推計算出在實際曲線繪制圖像坐標(biāo)系中相應(yīng)的行列數(shù)值。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后的圖像如圖2c所示；
第五步:根據(jù)文獻上截圖的坐標(biāo)系和實際曲線繪制圖像坐標(biāo)系記錄的行列值關(guān)系，計算文獻截圖坐標(biāo)系上相應(yīng)曲線的坐標(biāo)值，得到相應(yīng)的擬合曲線，如圖2d所示。關(guān)系如下:x為文獻截圖坐標(biāo)系上的波長，其取值范圍為380nm?796nm。y為文獻截圖坐標(biāo)系上的輻亮度；e(i)中記錄的是實際曲線繪制圖像坐標(biāo)系上曲線數(shù)據(jù)對應(yīng)的列值(從曲線上的第一個點開始);i表示第幾個數(shù)值，即數(shù)值的個數(shù)；height為文獻上截圖得到的圖像的高。根據(jù)X和數(shù)組e來計算y的數(shù)值，其計算公式為:y = e (χ-380+Ι) *0.12/height*10~ (-7)。
[0012]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種利用圖像處理進行曲線擬合的方法，其特征是，包括以下步驟: (1)對文獻中截取圖像進行截圖，得到去除多余信息的圖像； (2)利用matlab工具軟件讀取圖像，獲取到圖像的相關(guān)信息以及曲線的位置信息和灰度值信息； (3)對獲取的曲線位置信息進行處理； (4)進行matlab圖像坐標(biāo)系和實際常用坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化； (5)根據(jù)文獻上截圖的坐標(biāo)系和實際曲線繪制圖像坐標(biāo)系記錄的行列值關(guān)系，計算文獻截圖坐標(biāo)系上相應(yīng)曲線的數(shù)值，得到相應(yīng)的擬合曲線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用圖像處理進行曲線擬合的方法，其特征是， 步驟(1)中，對文獻中截取圖像進行截圖時，從原點的位置開始截圖。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用圖像處理進行曲線擬合的方法，其特征是， 步驟(2)中，獲取到圖像的信息至少包括圖像的高度和寬度信息，然后遍歷圖像，獲取到灰度值大于零的行列，并記錄下來這些點的行列位置信息。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用圖像處理進行曲線擬合的方法，其特征是， 步驟(3)中，對每列上灰度值大于零的點進行相應(yīng)行值求平均運算，得到的平均行值和列對應(yīng)的點作為處理后的曲線上的點。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用圖像處理進行曲線擬合的方法，其特征是，步驟(4)中，matlab坐標(biāo)系的相對原點在圖像的左上方，實際常用坐標(biāo)系相對原點在圖像的左下方，根據(jù)此對應(yīng)關(guān)系，反推計算出在實際曲線繪制圖像坐標(biāo)系中相應(yīng)的行列數(shù)值。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用圖像處理進行曲線擬合的方法，其特征是，步驟(5)中，關(guān)系計算公式為:y = e(x-380+l)*0.12/height*10~ (-7)， 其中，x為文獻截圖坐標(biāo)系上的波長；7為文獻截圖坐標(biāo)系上的輻亮度；e(i)中記錄的是從曲線上的第一個點開始，實際曲線繪制圖像坐標(biāo)系上曲線數(shù)據(jù)對應(yīng)的列值，i表示第幾個數(shù)值，即數(shù)值的個數(shù)height為文獻上截圖得到的圖像的高。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用圖像處理進行曲線擬合的方法，其特征是，X的取值范圍為 380nm ?796nm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用圖像處理進行曲線擬合的方法，包括以下步驟：（1）對文獻中截取圖像進行截圖，得到去除多余信息的圖像；（2）利用matlab工具軟件讀取圖像，獲取到圖像的相關(guān)信息以及曲線的位置信息和灰度值信息；（3）對獲取的曲線位置信息進行處理；（4）進行matlab圖像坐標(biāo)系和實際常用坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化；（5）根據(jù)文獻上截圖的坐標(biāo)系和實際曲線繪制圖像坐標(biāo)系記錄的行列值關(guān)系，計算文獻截圖坐標(biāo)系上相應(yīng)曲線的數(shù)值，得到相應(yīng)的擬合曲線。本發(fā)明的方法簡單實用，算法容易實現(xiàn)，可以有效地完成曲線擬合的目的。本發(fā)明對各個物理量的重視程度是相同的，保證了在處理過程中每個物理量的擬合誤差都達到了最小。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105260510
【申請?zhí)枴緾N201510603823
【發(fā)明人】梁宛玉, 張猛蛟, 鄒繼鑫, 張建新, 劉慶飛
【申請人】中國兵器工業(yè)集團第二一四研究所蘇州研發(fā)中心
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月21日