專利名稱：平面幾何形狀的識(shí)別方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模式識(shí)別領(lǐng)域，特別是涉及平面幾何形狀的識(shí)別方法及裝置。
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、特征信息提取技術(shù)和利用特征信息的 識(shí)別技術(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。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。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。因此， 一直 作為識(shí)別幾何形狀的基本方法。
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)用受到很大制約。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。構(gòu)成識(shí)別系統(tǒng)時(shí)，沒(méi)有統(tǒng)一的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，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。造成識(shí)別速度低。
關(guān)系，識(shí)別過(guò)程存在判定錯(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)幾何形狀統(tǒng)計(jì)特征的描述，不能準(zhǔn)確描述平面幾何形狀的某一局 部特征。因此，在識(shí)別過(guò)程中不能識(shí)別幾何形狀的局部特征、相對(duì)旋轉(zhuǎn)的角 度、縮放比例關(guān)系、兩相似形狀的相似及相異部位等重要信息。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種平面幾何形狀的 識(shí)別方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的識(shí)別速度低及存在判定錯(cuò)誤的缺陷。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供了一種平面幾何形狀的識(shí)別方法，包括以下 步驟
a、 求取目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息并保存，所述特征信息至少包含一組 特征點(diǎn)信息；
b、 選擇至少一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息，構(gòu)建識(shí)別目標(biāo)集；
c、 求取待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息，所述特征信息至少包含一組特征 點(diǎn)信息；
d、 將所述待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息與所述識(shí)別目標(biāo)集中的每一個(gè)目 標(biāo)平面幾何形狀的特征信息按循環(huán)排序關(guān)系，利用特征點(diǎn)信息進(jìn)行相似性分析 處理，并將判定的識(shí)別結(jié)果輸出。
本發(fā)明還提供了 一種平面幾何形狀的識(shí)別裝置，包括 目標(biāo)特征信息提取模塊，用于求取目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息并保存， 所述特征信息至少包含一組特征點(diǎn)信息；
目標(biāo)集創(chuàng)建模塊，用于選擇至少一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息，構(gòu)建識(shí)別目標(biāo)集；
待識(shí)別特征信息提取模塊，用于求取待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息，所
述特征信息至少包含一組特征點(diǎn)信息；
識(shí)別才莫塊，用于將所述待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息與所述識(shí)別目標(biāo)集 中的每一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息按循環(huán)排序關(guān)系，利用特征點(diǎn)信息進(jìn)
行相似性分析處理，并將判定的識(shí)別結(jié)果輸出。
本發(fā)明通過(guò)將待識(shí)別與目標(biāo)平面幾何形狀特征信息直接進(jìn)行相似性分析處 理的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多缺陷。
1 )本發(fā)明的方法通過(guò)比對(duì)基本檢索信息中各種類型特征點(diǎn)個(gè)數(shù)、各種類型 邊界曲線段累計(jì)長(zhǎng)度與邊界總長(zhǎng)度的比值等參數(shù)進(jìn)行初步判定，利用一組特征 點(diǎn)信息的循環(huán)排序關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確判別的方法，對(duì)任意平面幾何形狀都是有效的。 它是一種統(tǒng)一的識(shí)別方法。從而解決了現(xiàn)有技術(shù)在構(gòu)成識(shí)別系統(tǒng)時(shí)，沒(méi)有統(tǒng)一 的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，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)的缺陷。
2)本發(fā)明的方法求取特征信息是通過(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。從而解決了現(xiàn)有技術(shù)識(shí)別速度低的缺陷。
3 )本發(fā)明方法的特征信息是以一組特征點(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的。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。
4 )在本發(fā)明的識(shí)別方法中，特征信息的一組特征點(diǎn)信息按循環(huán)排序關(guān)系實(shí) 現(xiàn)待識(shí)別與目標(biāo)平面幾何形狀主要特征的最佳匹配。根據(jù)匹配后對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)信 息，可計(jì)算得到兩平面幾何形狀在不同方向、不同邊界曲線段上相似、相異的 定量關(guān)系；根據(jù)其中相似的特征點(diǎn)信息，計(jì)算對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)信息的極角差，可獲 得兩平面幾何形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)的角度差；計(jì)算對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)信息的極值的比值，可 獲得兩平面幾何形狀相對(duì)縮放的比例關(guān)系。解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能識(shí)別幾何形 狀的局部特征、相對(duì)旋轉(zhuǎn)的角度、兩相似形狀的相似及相異部位等重要信息的缺陷。
綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的平面幾何形狀識(shí)別方法具有識(shí)別 更準(zhǔn)確、更細(xì)致、更全面，速度更快的顯著效果。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中平面幾何形狀識(shí)別方法的流程圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中平面幾何形狀相似判斷識(shí)別方式的流程圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中相似判斷求取平面幾何形狀相似度的方法流程圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中平面幾何形狀相似分析識(shí)別方式的流程圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中相似分析求取最大相似度的方法流程圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中相似分析求取平面幾何形狀相似度的方法流程圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中判定一對(duì)特征點(diǎn)信息的匹配關(guān)系的方法流程圖8為本發(fā)明實(shí)施例2中目標(biāo)平面幾何形狀特征點(diǎn)信息示意圖9為本發(fā)明實(shí)施例2中待識(shí)別平面幾何形狀特征點(diǎn)信息示意圖10為本發(fā)明實(shí)施例2中識(shí)別平面幾何形狀局部相似的示意圖11為本發(fā)明實(shí)施例3中平面幾何形狀的識(shí)別裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
在日常生活中，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 較、歸納、想象等思維活動(dòng)，完成對(duì)事物本質(zhì)的認(rèn)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)明了存在筒化、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識(shí)別方法是本發(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，并與記憶中幾何形狀的輪廓特征進(jìn)行比較、分析，實(shí)現(xiàn)幾何 形狀的識(shí)別。本發(fā)明的方法，用數(shù)學(xué)方法計(jì)算得到待識(shí)別平面幾何形狀邊界主 要特征點(diǎn)的一組特征點(diǎn)信息。與用同樣方法計(jì)算得到目標(biāo)平面幾何形狀邊界的 一組特征點(diǎn)信息直接比對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)平面幾何形狀的識(shí)別。按循環(huán)排序關(guān)系求取兩 平面幾何形狀特征點(diǎn)信息的最佳匹配，進(jìn)一步求得兩平面幾何形狀的相似度以 及局部相似、相異的定量分析結(jié)果。
本發(fā)明的識(shí)別方法是基于本發(fā)明人的在先專利200710303995.9所提供的平 面幾何形狀特征描述方法而實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)施例1:
如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種平面幾何形狀的識(shí)別方法，包括以下步
驟
步驟101、對(duì)目標(biāo)平面幾何形狀求取特征信息，保存目標(biāo)平面幾何形狀的 特征信息；
按一定方向，求目標(biāo)平面幾何形狀的邊界曲線的曲率；求與平面幾何形狀 邊界相對(duì)位置不變的參考點(diǎn)；沿計(jì)算邊界曲線曲率的方向，在邊界曲線上搜索 特征點(diǎn)；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)。還可進(jìn)一步包括曲率單調(diào)變化處的至少一個(gè)點(diǎn)。根據(jù) 求得的特征點(diǎn)、參考點(diǎn)及邊界曲率信息計(jì)算得到一組特征點(diǎn)信息。第i個(gè)特征 點(diǎn)信息記為tzi(l， s, t， m， r)，特征點(diǎn)信息中1， s是極坐標(biāo)的極值和極角， 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。
由 一組特征點(diǎn)信息提取各種統(tǒng)計(jì)信息構(gòu)成描述平面兒何形狀整體特征的基 本4企索信息。基本檢索信息記為js (ki， nt， na， nz， ny， nq， ns, oti， jdi， zx, yh, dz, dj)。其中ki是最大矢量和最小矢量極值的比值；m是凸點(diǎn)個(gè)數(shù)；na 是凹點(diǎn)個(gè)數(shù)；nz是直線段個(gè)數(shù)；ny是圓弧段個(gè)數(shù)；nq是切點(diǎn)個(gè)數(shù)；ns是特征點(diǎn)總數(shù)；oti是具有最大矢量極值的特征點(diǎn)序號(hào)；jdi是幾何形狀特征點(diǎn)信息的極坐標(biāo) 矢量圍繞參考點(diǎn)旋轉(zhuǎn)角度絕對(duì)值的累加和；zx是邊界曲線中直線長(zhǎng)度總和與邊 界總長(zhǎng)度的比值；yh是邊界曲線中圓弧長(zhǎng)度總和與邊界總長(zhǎng)度的比值；dz是邊 界曲線中曲率單調(diào)增弧長(zhǎng)總和與邊界總長(zhǎng)度的比值；dj是邊界曲線中曲率單調(diào) 減弧長(zhǎng)總和與邊界總長(zhǎng)度的比值。
目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息由基本檢索信息和特征點(diǎn)信息構(gòu)成。記為T(mén)Zi
(JS, tZl, tz2， tz3…)。
為每個(gè)目標(biāo)特征信息附加目標(biāo)名稱及檢索代碼保存為目標(biāo)平面幾何形狀特
征信息資源。
步驟102、選擇若干個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息，構(gòu)成識(shí)別目標(biāo)集；
選擇若干個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀特征信息，并將這些特征信息裝載到識(shí)別系統(tǒng)中。
步驟103 、求待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息；
按照與步驟101同樣的方法，求取特征信息，記為T(mén)Zd(jS， tZl， tZ2， tZ3 ...)。
步驟104、將待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息與多個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的 特征信息順序比對(duì)、計(jì)算，獲得識(shí)別結(jié)果。
平面幾何形狀的識(shí)別有兩種識(shí)別方式相似判斷和相似分析。 相似判斷的識(shí)別方式
相似判斷是對(duì)存在較小差異的平面幾何形狀進(jìn)行快速判別的識(shí)別方法。其 識(shí)別過(guò)程如圖2所示包括如下步驟
步驟201、通過(guò)基本檢索信息判斷待識(shí)別與目標(biāo)平面幾何形狀主要特征是 否相似，如果相似，執(zhí)行步驟202;否則，給出不相似的判別結(jié)果。
才艮據(jù)平面幾何形狀特征信息求耳又方法可知，對(duì)兩個(gè)相似的平面幾何形狀， 按同樣的方法求其特征信息，其基本檢索信息一定是相同的。直接比較凸點(diǎn)個(gè) 數(shù)nt、凹點(diǎn)個(gè)數(shù)na、直線段個(gè)數(shù)nz、圓弧段個(gè)數(shù)ny等，如果不相等，可直接 判定兩個(gè)平面幾何形狀不相似，否則，轉(zhuǎn)步驟202作進(jìn)一步判定。
步驟202、求待識(shí)別與目標(biāo)平面幾何形狀的特征點(diǎn)信息中最大矢量極值的比值，記為kb;如果兩基本檢索信息中存在類型相同個(gè)數(shù)為1的特征點(diǎn)，選擇 這樣的特征點(diǎn)為匹配特征點(diǎn)，執(zhí)行步驟203;否則，執(zhí)行步驟204;
對(duì)于兩個(gè)相似的平面幾何形狀，其特征點(diǎn)信息也一定是相似的。當(dāng)大小不 一樣時(shí)，對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)信息的極坐標(biāo)矢量的極值的比值是不同的。這個(gè)比值反映 兩個(gè)相似的平面幾何形狀的大小比例關(guān)系。求待識(shí)別與目標(biāo)的特征點(diǎn)信息中最 大矢量極值的比值，kb= TZd. tz。ti.1 / TZi. tz。ti.1 。
當(dāng)兩個(gè)相似的平面幾何形狀旋轉(zhuǎn)角度不同時(shí)，特征點(diǎn)信息中極坐標(biāo)矢量的 極角是不同的。 一般情況下，要進(jìn)行相似判斷，首先要確定兩個(gè)相似的平面幾 何形狀中互相匹配的特征點(diǎn)序號(hào)。確定的方法是在基本檢索信息中選擇類型個(gè) 數(shù)為1的特征點(diǎn)。經(jīng)過(guò)步驟201的判定，如果存在這樣的特征點(diǎn)，就一定是互 相匹配的特征點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟203作進(jìn)一步判定，否則執(zhí)行步驟204。
步驟203、分別設(shè)定兩組特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)為匹配特征點(diǎn)的序號(hào)，按 循環(huán)排序關(guān)系，計(jì)算出最大相似度xsdm,執(zhí)行步驟205;
設(shè)置最大相似度xsdm、相似度xsd'和與最大相似度對(duì)應(yīng)的特征判斷點(diǎn)信息 tpdm、與相似度對(duì)應(yīng)的特征判斷點(diǎn)信息tpd、與最大相似度對(duì)應(yīng)的待識(shí)別特征點(diǎn) 信息的開(kāi)始序號(hào)tds,目標(biāo)特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)tis。與最大相似度對(duì)應(yīng)的相對(duì) 旋轉(zhuǎn)角度差為Scm,與最大相似度對(duì)應(yīng)的相對(duì)比例系數(shù)kbm。設(shè)xsdm=0。
設(shè)置特征判斷點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)，第i個(gè)特征判斷點(diǎn)信息記為tpdi(xd,jd， dn, dm), 其中xd表示特征判斷點(diǎn)的相似度，jd表示特征判斷點(diǎn)的描述角度，dn是特征 判斷點(diǎn)對(duì)應(yīng)的待識(shí)別特征點(diǎn)信息的序號(hào)，dm是特征判斷點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)特征點(diǎn)信 息的序號(hào)。
由于平面幾何形狀的特征點(diǎn)信息具有循環(huán)排序關(guān)系，所以，按照匹配特征 點(diǎn)確定開(kāi)始序號(hào)后，兩組特征點(diǎn)信息在循環(huán)排序時(shí)， 一定是——對(duì)應(yīng)匹配的。 將待識(shí)別特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)記為ns;將目標(biāo)特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)記為 ms。執(zhí)行tds二ns; tis=ms; Scm = TZd. tzns.s - TZi. tzms.s; kbm=kb。計(jì)算相似度 xsd如圖3所示，包括如下步驟
步驟2031、從開(kāi)始序號(hào)，按循環(huán)排序關(guān)系，分別計(jì)算各對(duì)特征點(diǎn)信息對(duì)應(yīng)的特征判斷點(diǎn)的相似度、描述角度。
對(duì)應(yīng)開(kāi)始序號(hào)的特征判斷點(diǎn)信息序號(hào)設(shè)為1，以后順序加1。特征判斷點(diǎn)的 描述角度設(shè)為一對(duì)特征點(diǎn)信息中目標(biāo)特征點(diǎn)信息極坐標(biāo)矢量的極角。如果任意
一對(duì)特征點(diǎn)信息的類型代碼不同，設(shè)置xsd二0，執(zhí)行步驟2033，否則，根據(jù)特 征點(diǎn)類型代碼，求取特征判斷點(diǎn)的相似度。
定義特征判斷點(diǎn)的相似度tpdi .xd = 1 - xer。其中xer是一對(duì)特征點(diǎn)信息的 相對(duì)誤差。tpdi.xd的取值范圍(0-1)。
決定一對(duì)特征點(diǎn)信息相對(duì)誤差有多個(gè)因素，根據(jù)誤差傳遞的基本方法和本 發(fā)明的具體情況，對(duì)不同類型的特征點(diǎn)定義不同的相對(duì)誤差計(jì)算公式
設(shè)S0= (TZd. tZns.S - TZi. tZms.S)
對(duì)曲率變化的特征點(diǎn)
當(dāng)TZi. tzjO.r-O,并且TZd. t柳.r不等于0，或者TZi. tzjfl.r不等于0，并且 TZd. tziO.r=0時(shí)，設(shè)置xer=l。
當(dāng)TZi. tzjO.r=0，并且TZd. tziO.r=0時(shí)。
xer= ci x (abs(kb x TZd. tzio.l - TZi. tzjo.l) / TZi. tzjO.l) + c2 x (fab(TZd. tzio.s — TZi. tzjo.s - So) / min(fab(TZi. tzjo+i.s — TZi. tzjO.s) ， fab(TZi. tzjo.s — TZi. tzjo-i.s));
當(dāng)TZd. tzio.r不等于0并且TZi.tzj0.r不等于0時(shí) xer= ci x (abs(kb x TZd. tzio.l 一 TZi. tzjo.l) / TZi. tzjo.l) + c2 x (fab(TZd. tzio.s - TZi. tzjo.s - So) / min(fab(TZi. tzjo+i.s - TZi. tzjo.s) ， fab(TZi. tzjo.s - TZi. tzjo-l.s)) + c3 x (abs(kb x TZd. tzio.r — TZi. tzjo.r) / TZi. tzjO.r) 其中，abs (x)是求取x的絕對(duì)值。fab (x)是求取x對(duì)應(yīng)的絕對(duì)角度值，當(dāng)x 的絕對(duì)值小于180度時(shí)，fab(x)等于x的絕對(duì)值；當(dāng)x大于180度時(shí)，fab ( x )
等于360 -x;當(dāng)x小于-180度時(shí)，fab ( x)等于360 + x。 min ( x,y )是求取x， y中的最小值。
對(duì)直線上的特征點(diǎn)<formula>formula see original document page 16</formula>—TZi. tzjo.s — So) / min(fab(TZi. tzjo+i.s — TZi. tzjo.s) ， fab(TZi. tzjO.s — TZi. tzjo-i.s)) + c3 x (abs(kb x TZd. tzio.m - TZi. tzjo.m) / TZi. tzjO.m) 對(duì)圓弧上的特征點(diǎn) 當(dāng)TZi.tzjO.m=360時(shí)(圓)， xer= ci x (abs(kb x TZd. tzm.l — TZi. tzjo.l) / TZi. tzjo.l) + c3 x (abs(TZd. tzio.m -TZi. tzjo.m) / TZi. tzjo.m) 當(dāng)TZi. tzj0.m〈360日寸， xer= ci x (abs(kb x TZd. tzio.l - TZi. tzjo.l) / TZi. tzjo.l) + e2 x (fab (TZd. tzio.s -TZi. tzjo.s - So) / min(fab(TZi. tzjo+i.s - TZi. tzjo.s) ， fab(TZi. tzjo.s - TZi. tzjo國(guó)i.s)) + c3 x (abs(TZd. tzio.m - TZi. tzjo.m) / TZi. tzjo.m)
相對(duì)誤差計(jì)算公式中，Cl、 C2、 C3分別反映極值、極角、曲率或附加特征 代碼的相對(duì)誤差對(duì)特征點(diǎn)相對(duì)誤差的影響程度。根據(jù)不同的要求設(shè)置Cl、 C2、 C3的值，本例按平均原則確定Cl、 C2、 C3的值并限定Cl+C2+C3=l。如果Xer>l,取
xe產(chǎn)l。
根據(jù)特征點(diǎn)的相對(duì)誤差求得特征點(diǎn)的相似度tpdi .xd = 1 - xer。設(shè)定相似判 斷識(shí)別方式的特征點(diǎn)相似度判定指標(biāo)Rtd, Rtd的取值范圍(0.8 ~ 0.99 )。設(shè)Rtd =0.85。當(dāng)任意一個(gè)tpdi .xd< Rtd時(shí)，設(shè)置xsd二O, 4九行步驟2033，否則，設(shè)置 tpdi. dn=iO, tpdi. dm=jO,繼續(xù)求取特征判斷點(diǎn)的相似度。求取結(jié)束，執(zhí)行步驟 2032。
步驟2032、求兩個(gè)平面幾何形狀的相似度。累加獲得的特征判斷點(diǎn)的相似 度與角度范圍之積，角度范圍是將所述特征判斷點(diǎn)分別與兩相鄰特征判斷點(diǎn)的 描述角度求差，取所述兩差值的絕對(duì)值之和的一半；將累加和除以基本檢索信 息中的jdi得到相似度。
xsd = (S tpdi .xd x (fab (tpdi+i. jd — tpdi, jd ) + fab (tpdi-i. jd - tpdi. jd )) /2) /TZi.js.jdl。
步驟2033、執(zhí)行xsdn^xsd; tpdm=tpd,完成保存最大相似度；保存最大相 似度的特征判斷點(diǎn)信息。然后，執(zhí)行步驟205。步驟204、選擇一組中的一個(gè)特征點(diǎn)信息，與另一組中的同類型特征點(diǎn)信 息順序配對(duì)，按配對(duì)的特征點(diǎn)信息序號(hào)，分別設(shè)定兩組特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)， 按循環(huán)排序關(guān)系，計(jì)算相似度，從中獲得最大相似度和與之相對(duì)應(yīng)的開(kāi)始序號(hào)， 執(zhí)行步驟205。
設(shè)置最大相似度xsdm、相似度xsd和與最大相似度對(duì)應(yīng)的特征判斷點(diǎn)tpdm、 與相似度對(duì)應(yīng)的特征判斷點(diǎn)tpd、與最大相似度對(duì)應(yīng)的待識(shí)別特征點(diǎn)信息的開(kāi)始 序號(hào)tds，目標(biāo)特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)tis。與最大相似度對(duì)應(yīng)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差
為Scm,與最大相似度對(duì)應(yīng)的相對(duì)比例系數(shù)kbm。設(shè)XsdmK)。
當(dāng)兩個(gè)平面幾何形狀不存在匹配特征點(diǎn)時(shí)，選擇兩基本檢索信息中特征點(diǎn)
類型個(gè)數(shù)最小的特征點(diǎn)類型，在待識(shí)別的特征點(diǎn)信息中任選一個(gè)特征點(diǎn)(tds =ns)，與目標(biāo)的同類型特征點(diǎn)信息順序配對(duì)，按配對(duì)的特征點(diǎn)信息序號(hào)，分別 設(shè)定兩組特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)，計(jì)算待識(shí)別與目標(biāo)的開(kāi)始序號(hào)特征點(diǎn)信息中
極坐標(biāo)矢量極值的比值kb= TZd. tZns.l / TZi. tZms.l,按循環(huán)排序關(guān)系，計(jì)算相
似度。相似度的計(jì)算方法與步驟2031和步驟2032相同。每次計(jì)算得到相似度 xsd后，如果xsd〉xsdm,執(zhí)行xsdm=xsd; tpdm=tpd; tis =ms; tds =ns ; Scm = TZd. tzns.S - TZi. tZms.S; kbm=kb。完成保存最大相似度；保存最大相似度的特征判 斷點(diǎn)信息；保存最大相似度的目標(biāo)特征點(diǎn)開(kāi)始序號(hào)；保存最大相似度的待識(shí)別 特征點(diǎn)開(kāi)始序號(hào)；保存最大相似度對(duì)應(yīng)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差；保存最大相似度對(duì)
應(yīng)的相對(duì)比例系數(shù)。其中tpdm、 tis、 tds、 Scm、 kbm稱為最大相似度的環(huán)境參數(shù)。
否則，按上述的順序繼續(xù)計(jì)算相似度。計(jì)算結(jié)束，執(zhí)行步驟205。
步驟205、當(dāng)最大相似度大于完全相似判定指標(biāo)，判定兩平面幾何形狀相 似，進(jìn)一步根據(jù)環(huán)境參數(shù)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差，判定兩平面幾何形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角 度差；根據(jù)環(huán)境參數(shù)的相對(duì)比例系數(shù)判定兩平面幾何形狀相對(duì)比例關(guān)系；根據(jù) 環(huán)境參數(shù)的特征判斷點(diǎn)信息判定兩平面幾何形狀在各特征點(diǎn)處的差異。否則， 判定兩平面幾何形狀不相似。
為相似判斷識(shí)別方式設(shè)置平面幾何形狀完全相似的判定指標(biāo)Rxz, Rxz的取 值范圍(0.8 ~ 0. 99 )。設(shè)Rxz-0.92。當(dāng)xsdm〈Rxz時(shí)，判定兩平面幾何形狀不相似，否則，判定兩平面幾何形狀相似；判定兩平面幾何形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差是
Scm;判定兩平面幾何形狀相對(duì)比例關(guān)系是kbm。還可以進(jìn)一步才艮據(jù)特征判斷點(diǎn)
信息tpdm，判定在各特征點(diǎn)處的誤差情況。 相似分析的識(shí)別方式
相似分析是對(duì)存在差異的平面幾何形狀進(jìn)行判別的識(shí)別方法。在一般意義 上，可以對(duì)任意兩個(gè)平面幾何形狀進(jìn)行相似分析。但是對(duì)兩個(gè)差異很大的平面 幾何形狀進(jìn)行相似分析，其意義是不大的，只要能得到不相似的判定結(jié)果就足
要通過(guò)基本檢索信息快速篩選相似度很低的目標(biāo)，提高識(shí)別的速度。如果在主 觀上要求對(duì)所有目標(biāo)進(jìn)行分析，可跳過(guò)步驟301，直接執(zhí)行步驟302。 相似分析的識(shí)別過(guò)程如圖4所示包括如下步驟
步驟301、通過(guò)基本檢索信息判斷待識(shí)別與目標(biāo)平面幾何形狀主要特征是 否滿足局部相似判定指標(biāo)，如果滿足，執(zhí)行步驟302;否則，給出不相似的判 別結(jié)果；
由于幾何形狀特征的復(fù)雜性，通過(guò)基本檢索信息判斷局部相似，可利用基 本檢索信息的不同參數(shù)構(gòu)成多種判別方法。本實(shí)施例采用如下判別方法
設(shè)置局部相似的邊界判定指標(biāo)Rbj， Rbj的取值范圍(1%~50%);設(shè)置局部 相似的特征點(diǎn)個(gè)數(shù)判定指標(biāo)Rtd, Rtd的取值范圍(1 ~ 10 )。設(shè)Rbj=20%， Rtd=6。 通過(guò)對(duì)不同類型邊界長(zhǎng)度比例和特征點(diǎn)個(gè)數(shù)的判別，判定其局部相似。
如果abs(TZd. js. zx — TZi. js. zx)< Rbj并且abs(TZd. js. yh — TZi. js. yh)< Rbj 并且abs(TZd. js. dz - TZi. js. dz)< Rbj并且abs(TZd. js, dj - TZi. js. dj)< Rhj并且 abs(TZd. js, nt — TZi. js. nt)< Rtd并且abs(TZd. js. na - TZi. js. ria)< Rtd并且 abs(TZd. js. nq - TZi. js. nq)< Rtd判定待識(shí)別與目標(biāo)平面幾何形狀局部相似。轉(zhuǎn) 步驟302;否則，給出不相似的判別結(jié)果；
步驟301只是為了最大限度的減少識(shí)別過(guò)程的計(jì)算量。不經(jīng)步驟301直接 執(zhí)行步驟302也是可以的。
步驟302、選擇兩基本檢索信息中公有特征點(diǎn)類型個(gè)數(shù)最小值為最大的特征點(diǎn)類型，作為求最大相似度的特征點(diǎn)類型；
對(duì)可能具有局部相似特征的兩個(gè)平面幾何形狀，確定搜索匹配點(diǎn)的方法。 采用對(duì)兩個(gè)平面幾何形狀的兩組特征點(diǎn)信息遍歷匹配的方法，雖然可行，但是
有特征點(diǎn)類型個(gè)數(shù)的判定，取個(gè)數(shù)最小值為最大的特征點(diǎn)類型，作為確定匹配 點(diǎn)的特征點(diǎn)類型。例如待識(shí)別幾何形狀的基本檢索信息中nt=8; na=5; nz=l; ny=l; nq=0;目標(biāo)幾何形狀的基本才全索信息中nt =6; na =5; nz =0; ny=l; nq=0。在兩組特征點(diǎn)信息nt最小個(gè)數(shù)是6， na最小個(gè)數(shù)是5， nz最小個(gè)數(shù)是O, ny最小個(gè)數(shù)是l， nq最小個(gè)數(shù)是0。其中nt最小個(gè)數(shù)最大，因此選擇凸點(diǎn)類型 的特征點(diǎn)。
步驟303、按步驟302選擇的特征點(diǎn)類型，在兩組特征點(diǎn)信息各取一個(gè)， 循環(huán)順序配對(duì)，按配對(duì)的特征點(diǎn)信息序號(hào)，分別設(shè)定兩組特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序 號(hào)，按循環(huán)排序關(guān)系，計(jì)算相似度，從中獲得最大相似度和與之相對(duì)應(yīng)的開(kāi)始 序號(hào)；當(dāng)最大相似度大于完全相似判定指標(biāo)，判定兩平面幾何形狀相似，進(jìn)一 步根據(jù)特征點(diǎn)信息的極角差判定兩平面幾何形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差；判定兩平面 幾何形狀相對(duì)比例關(guān)系；當(dāng)最大相似度大于局部相似判定指標(biāo)，執(zhí)行步驟304; 否則，給出不相似的判別結(jié)果；
設(shè)置最大相似度xsdm、相似度xsd和與最大相似度對(duì)應(yīng)的特4正判斷點(diǎn)信息 tpdm、與相似度對(duì)應(yīng)的特征判斷點(diǎn)信息tpd、與最大相似度對(duì)應(yīng)的不相似特征判 斷點(diǎn)個(gè)數(shù)bxsm、與最大相似度對(duì)應(yīng)的完全相似特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)qxsm、與最大 相似度對(duì)應(yīng)的特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)pnm、與最大相似度對(duì)應(yīng)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差為 Scm、與最大相似度對(duì)應(yīng)的相對(duì)比例系數(shù)kbm。 i￡xsdm=0; bxsm=TZi. js. ns/2。
對(duì)可能具有局部相似的兩個(gè)平面幾何形狀，以選4奪的特征點(diǎn)類型為開(kāi)始序 號(hào)，求取最大相似度，如圖5所示，包括如下步驟
步驟3031、在選擇的特征點(diǎn)類型中，在兩組特征點(diǎn)信息中各取一個(gè)特征點(diǎn) 信息順序配對(duì)，按配對(duì)的特征點(diǎn)信息序號(hào)，分別設(shè)定兩組特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序 號(hào)，將待識(shí)別特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)記為ns，將目標(biāo)特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)記為ms,設(shè)置待識(shí)別特征點(diǎn)信息的計(jì)算序號(hào)dns-ns,設(shè)置目標(biāo)特征點(diǎn)信息的計(jì)算 序號(hào)dms=ms,計(jì)算待識(shí)別與目標(biāo)的開(kāi)始序號(hào)特征點(diǎn)信息中極坐標(biāo)矢量極值的
比值kb= TZd. tZns.l / TZi. tzms.l 。
步驟3032、按循環(huán)排序關(guān)系，計(jì)算按當(dāng)前開(kāi)始序號(hào)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)平面幾何形 狀的相似度。
相似度是通過(guò)計(jì)算各對(duì)特征點(diǎn)信息對(duì)應(yīng)的特征判斷點(diǎn)信息得到的。設(shè)置特 征判斷點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)，第k個(gè)特征判斷點(diǎn)信息記為tpdk (xd, jd, lx, dn, dm)，其 中xd表示特征判斷點(diǎn)的相似度，jd表示特征判斷點(diǎn)的描述角度，lx是特征判斷 點(diǎn)的匹配類型(0:匹配，1:相近匹配，2:不匹配，3:局部匹配，4:獨(dú) 立特征點(diǎn))，dn是特征判斷點(diǎn)對(duì)應(yīng)的待識(shí)別特征點(diǎn)信息的序號(hào)，dm是特征判 斷點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)特征點(diǎn)信息的序號(hào)。定義特征判斷點(diǎn)的相似度tpdk .xd == 1 -xer。其中xer是一對(duì)特征點(diǎn)信息的相對(duì)誤差。tpdk .xd的取值范圍(Q ~ 1 )。設(shè) 置不相似特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)bxs-O,完全相似特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)qxs=0、特征判斷點(diǎn) 序號(hào)pn=0。
計(jì)算兩平面幾何形狀對(duì)應(yīng)當(dāng)前開(kāi)始序號(hào)的相似度xsd,如圖6所示，包括 如下步驟
步驟601、從開(kāi)始序號(hào)，按循環(huán)排序關(guān)系，由計(jì)算序號(hào)dns和dnis指定， 順序獲得各對(duì)特征點(diǎn)信息，將當(dāng)前序號(hào)設(shè)為計(jì)算序號(hào)，qns=dns, qms=dms。特 征判斷點(diǎn)序號(hào)pn=pn+l。通過(guò)匹配判定處理流程，獲得一對(duì)特征點(diǎn)信息匹配、 局部匹配、不匹配或獨(dú)立特^i點(diǎn)信息的判定結(jié)果。
匹配判定處理流禾呈如圖7所示，包者舌如下步驟
步驟6011、 一對(duì)特征點(diǎn)信息中，目標(biāo)特征點(diǎn)信息記為Aqms,待識(shí)別特征點(diǎn) 信息記為Bqns，分別求Aqms與Bqns; Aqms+1與Bqns; Aqms與Bqns+1, 以各自 的開(kāi)始序號(hào)為基準(zhǔn)的相對(duì)^1角差的絕對(duì)值Cqmsqns, Cqms十lqns， Cqimqiis+1,如果 Cqmsqns是最小值，執(zhí)行步驟6012;否則，執(zhí)行步驟6013。
Cqmsqns= fab ( ( TZi. tZqms.S- TZi. tZms.S) - ( TZd. tZqns.S- TZd. tZns.S));
Cqms+lqns = fab ( ( TZi. tZqms+l.S- TZi. tZms.S) - ( TZd. tZqns.S- TZd. tZns.S));Cqmsqns+1= fab ( ( TZi. tZqms.S- TZi. tZms.S) - ( TZd. tZqns+l.S- TZd. tZns.S));
其中，fab (x)是求取x對(duì)應(yīng)的絕對(duì)角度值，當(dāng)x的絕對(duì)值小于180度時(shí)， fab (x)等于x的絕對(duì)值；當(dāng)x大于180度時(shí)，fab ( x)等于360 -.x;當(dāng)x小 于—180度時(shí)，fab (x)等于360 + x。
步驟6012、將兩組特征點(diǎn)信息的序號(hào)都加1，如果一對(duì)特征點(diǎn)信息的特征 點(diǎn)類型相同，判定一對(duì)特征點(diǎn)信息匹配；否則，判定不匹配；
執(zhí)行dns =dns+1, dms =dms+1為判定下 一對(duì)特征點(diǎn)信息作準(zhǔn)備。如杲TZd.
tZqus.t- TZi. tZqms.t ，判定一對(duì)特征點(diǎn)信息匹配tpdpn. lx=0;否則，判定不匹配 tpdpn.brf,判定結(jié)束。
步驟6013、將描述范圍小的特征點(diǎn)信息所屬的組的序號(hào)加1，如果一對(duì)特 征點(diǎn)信息的特征點(diǎn)類型都是直線或圓弧并且屬于同一特征段，判定一對(duì)特征點(diǎn) 信息局部匹配；否則，判定描述范圍小的特征點(diǎn)信息無(wú)匹配點(diǎn)。
根據(jù)目標(biāo)集特征信息，判斷當(dāng)前特征點(diǎn)信息的矢量極角變化方向。如果fab
(TZi. tZqms.t-TZi. tZqms+l.t ) >0，矢量極角為減小變化方向，否則為增大變化 方向。
矢量極角為減小變化方向。當(dāng)fab (TZd. tZqns.t-TZi. tZqms.t ) >0時(shí)，TZd
的計(jì)算序號(hào)dns=dns+l。否則，TZi的計(jì)算序號(hào)dms=dms+l 。矢量極角為增大變 化方向。當(dāng)fab ( TZd. tzqns.t-TZi. tzqms.t ) <0時(shí)，TZd的計(jì)算序號(hào)dns=dns+l。 否則，TZi的計(jì)算序號(hào)dms=dms+l。序號(hào)按循環(huán)排序關(guān)系加一。
當(dāng)執(zhí)行計(jì)算序號(hào)dns=dns+l時(shí)，特征判斷點(diǎn)對(duì)應(yīng)TZd. tzqns,否則，特征判
斷點(diǎn)對(duì)應(yīng)TZi. tZqms。
如果TZd. tZqns.t- TZi. tZqms.t并且TZd. tZqns.t=2 (直線)時(shí)，按三角形內(nèi)
角和等于180度，判定是否屬于同一直線段，首先求兩特征點(diǎn)矢量的夾角afO=
fab (TZd. tZqms.t-TZi. tZqms.t )， afl是TZd. tZqns.m2 (直線4殳特征點(diǎn)矢量與直
線的夾角)，af2是TZi.tZqns.1112 (直線段特征點(diǎn)矢量與直線的夾角)。設(shè)定角度 允許誤差RzX,取之范圍(0 5度)設(shè)RzX=3度。如果fab ( af 0+ af 1- af 2 ) <RzX 或fab( afO+ af2- afl XRzx判斷兩特征點(diǎn)局部相似，屬于同一直線段tpdpn. lx=l。否則，判斷兩特征點(diǎn)不相似。
否則，如果TZd. tZqns.t- TZi. tZqms.t并且TZd. tzqns.t = 3 (圓弧)時(shí),按圓
弧曲率半徑和矢量極值判定是否屬于同一圓弧。設(shè)定曲率半徑允許相對(duì)誤差
Rqb,取值范圍(1%~15%);矢量極值允許相對(duì)誤差Rsi,取之范圍(l%~15°/。)； 設(shè)Rqb=8%， Rs產(chǎn)8。/。。如果abs ( TZd. tzqns.r- TZi. tzqms.r ) / TZi. tzqms.r <Rqb并
且abs ( TZd. tZqns.卜TZi. tZqms.l ) / TZi. tZqms.l <Rsl判斷兩特征點(diǎn)局部相似，屬 于同 一 圓弧tpdpn. lx=l 。否則，判斷兩特征點(diǎn)不相似。
否則，判斷特征判斷點(diǎn)對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)無(wú)匹配點(diǎn)。
步驟602、根據(jù)步驟601返回的匹配結(jié)果計(jì)算各對(duì)特征點(diǎn)信息對(duì)應(yīng)的特征
判斷點(diǎn)信息。
根據(jù)匹配判定結(jié)果設(shè)定特征判斷點(diǎn)的類型代碼。當(dāng)匹配判定結(jié)果是匹配、
不匹配或局部匹配時(shí)tpdpn. dn =qns， tpdpn. dm =qms。當(dāng)匹配判定結(jié)果是獨(dú)立特 征點(diǎn)時(shí)，如果獨(dú)立特征點(diǎn)是目標(biāo)特征點(diǎn)tpdpn. dn=0, tpdpn. dm =qms，否則tpdpn. dn =qns ， tpdpn. dm =0 。
當(dāng)匹配判定結(jié)果是匹配、不匹配或獨(dú)立特征點(diǎn)信息是目標(biāo)特征點(diǎn)信息或局 部匹配中的小范圍特征點(diǎn)信息是目標(biāo)特征點(diǎn)信息時(shí)，特征判斷點(diǎn)的描述角度 tpdPn.xd=TZi. tZqms.S;當(dāng)獨(dú)立特征點(diǎn)信息是待識(shí)別特征點(diǎn)信息或局部匹配中的
小范圍特征點(diǎn)信息是待識(shí)別特征點(diǎn)信息時(shí)，特征判斷點(diǎn)的描述角度等于待識(shí)別
特征點(diǎn)信息當(dāng)前位置以目標(biāo)開(kāi)始序號(hào)特征點(diǎn)信息為基準(zhǔn)的極角值，tpdpn.xd-TZi.
tZms,S+ ( TZd. tZqns.S- TZd. tZns.S)。
當(dāng)匹配判定結(jié)果是不匹配或獨(dú)立特征點(diǎn)信息時(shí)，特征判斷點(diǎn)的相似度
tpdpn.xd=0;當(dāng)匹配判定結(jié)果是匹配或局部匹配時(shí)，根據(jù)特征點(diǎn)類型代碼，求取 特征判斷點(diǎn)的相似度tpdpn.xd = 1 - xer。其中xer是一對(duì)特征點(diǎn)信息的相對(duì)誤差。 決定一對(duì)特征點(diǎn)信息相對(duì)誤差有多個(gè)因素，根據(jù)誤差傳遞的基本方法和本 發(fā)明的具體情況，對(duì)不同類型的特征點(diǎn)定義不同的相對(duì)誤差計(jì)算公式
設(shè)S0= (TZd. tZns.S - TZi. tZms.S)
對(duì)曲率變化的特征點(diǎn)
23xer= ci x (abs(kb x TZd. tZqus.l — TZi. tZqms.l) / TZi. tZqms.l) + C2 x (fab(TZd. tZqns.S-TZi. tZqms.S - SO) / min(fab(TZi. tZqms +1.S - TZi. tZqms.S), fab(TZi.
tzqms.s — TZi. tzqms -l.s)) + c3 x abs(tat — tay) / tay
其中，abs ( x)是求取x的絕對(duì)值。fab ( x )是求取x對(duì)應(yīng)的絕對(duì)角度值，當(dāng)x 的絕對(duì)值小于180度時(shí)，fab(x)等于x的絕對(duì)值；當(dāng)x大于180度時(shí)，fab ( x ) 等于360 -x;當(dāng)x小于—180度時(shí)，fab ( x)等于360 + x。 min ( x，y )是求取 x， y中的最小值。tat、 tay是根據(jù)特征點(diǎn)曲率半徑的不同情況，具有不同算法 的函數(shù)。
當(dāng)TZd. tzqns.r不等于0時(shí),tat=kbxTZd. tzqns.r;否則，ta，TZd. tzqns.m。
當(dāng)TZi.tzqms.r不等于0日于,tay= TZi. tzqms.r; 否則,tay = TZi. tzqms.m。 當(dāng)TZi.tzqms.r=0并且TZd. tzqns.r不等于0或TZi. tzqns.r=0并且TZd. tzqms.r
不等于0時(shí)，tpdpn.lx= 1。
對(duì)直線上的特征點(diǎn)
如果特征點(diǎn)是完全匹配的，xer= Cl x (abs(kb x TZd. tZqns.l - TZi. tZqms.l)
/ TZi. tzqms.l) + C2 x (fob (TZd. tzqns.s 一 TZi. tzqms.s - So) / min(fab(TZi. tZqms +1.S - TZi. tZqms.S), fab(TZi. tZqms.S- TZi. tZqms-l.S)) + C3 x (abs(kb x TZd. tzqns.m - TZi. tzqms.m) / TZi. tzqms.Dl)
如果特征點(diǎn)是局部匹配的xer=0。 對(duì)圓弧上的特征點(diǎn)
如果特征點(diǎn)是完全匹配的，當(dāng)TZi. tzqms.m=360時(shí)(圓)， xer= ci x (abs(kb x TZd. tZqns.l - TZi. tZqms.l) / TZi. tZqms.l) + C3 x (abs(TZd. tZqns.m - TZi. tzqms.m) / TZi. tZqms.m)
當(dāng)TZi. tzqms.m<36 0時(shí)，
xer= Cl X (abs(kb X TZd. tZqus.l — TZi. tZqms.l) / TZi. tZqms.l) + C2 x (fab (TZd. tZqns.S - TZi. tZqms.S — SO) / min(fab(TZi. tZqms +1.S - TZi. tZqms.S) ， fab(TZi. tZqms.S 一 TZi. tZqms -l.S) ) + C3 x (abs(TZd. tZqns.m _ TZi. tzqms.m) / TZi. tZqms.m)
如果特征點(diǎn)是局部匹配的xer=0。相對(duì)誤差計(jì)算公式中，Cl、 C2、 C3分別反映極值、極角、曲率或附加特征 代碼的相對(duì)誤差對(duì)特征點(diǎn)相對(duì)誤差的影響程度。根據(jù)不同的要求設(shè)置Cl、 C2、 C3的值，本例按平均原則確定Cl、 C2、 C3的值并限定Cl+C2+C3=l。如果XerM,取
xe產(chǎn)l。
根據(jù)特征點(diǎn)的相對(duì)誤差求得特征點(diǎn)的相似度tpdpn.xd = 1 - xer。
步驟603、設(shè)定相設(shè)定相似判斷識(shí)別方式的特征判斷點(diǎn)相似度判定指標(biāo) Rtd, Rtd的取值范圍(0.8 ~ 0.99)。設(shè)Rtd^.85。設(shè)定相設(shè)定相似分析識(shí)別方 式的特征判斷點(diǎn)相似度判定指標(biāo)Rtx， Rtx的取值范圍(0.4 ~ 0. 85 )。設(shè)Rtx =0.5。 當(dāng)tpdk .xd< Rtx時(shí)，不匹配特征點(diǎn)個(gè)數(shù)bxs=bxs+1 。當(dāng)tpdk .xd〉Rtd時(shí)，完全匹 配特征點(diǎn)個(gè)數(shù)qxs:qxs+l。如果bxs〉bxsm,設(shè)置xsd二O,結(jié)束當(dāng)前相似度計(jì)算， 轉(zhuǎn)步驟3033,否則，判斷特征判斷點(diǎn)信息計(jì)算是否結(jié)束，如果沒(méi)結(jié)束，執(zhí)行步 驟601，否則，執(zhí)行步驟604。步驟604、求兩個(gè)平面幾何形狀的相似度。累加獲得的特征判斷點(diǎn)的相似 度與角度范圍之積，角度范圍是將所述特征判斷點(diǎn)分別與兩相鄰特征判斷點(diǎn)的 描述角度求差，取所述兩差值的絕對(duì)值之和的一半；將累加和除以基本檢索信 息中的jdi得到相似度。
xsd = (5Updi .xd x (fab (tpdi+i. jd - tpdi. jd ) + fab (tpd". jd _ tpdi. jd )) /2) /T7丄js.jdl
步驟3033、 如果xsd〉xsdm, 執(zhí)行xsdm=xsd; tpdm=tpd; tis =ms; tds =ns; bxsm = bxs; qxsm = qxs; Son = TZd. tzns.s - TZi. tzms.s; kbm=kb; pnm=pn。 冗成
保存最大相似度；保存最大相似度的特征判斷點(diǎn)信息；保存最大相似度的目標(biāo) 特征點(diǎn)信息開(kāi)始序號(hào)；保存最大相似度的待識(shí)別特征點(diǎn)信息開(kāi)始序號(hào)；保存最 大相似度對(duì)應(yīng)的不匹配特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)；保存最大相似度對(duì)應(yīng)的完全匹配特征 判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)；保存最大相似度對(duì)應(yīng)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差；保存最大相似度對(duì)應(yīng)的 相對(duì)比例系數(shù)；保存最大相似度對(duì)應(yīng)的特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)。其中tpdm、 tis、 tds、
bxsm 、 qXSm 、 Scm、 kbm、 pnm稱為最大相似度的環(huán)境參凄t。
步驟3034、在選擇的特征點(diǎn)類型中，是否完成順序配對(duì)求取相似度。如果沒(méi)有完成，轉(zhuǎn)步驟3031，否則，求取過(guò)程結(jié)束，在步驟3033已獲得最大相似 度的環(huán)境參數(shù)。
通過(guò)步驟3031到步驟3034得到兩個(gè)平面幾何形狀最佳匹配時(shí)的最大相似 度環(huán)境參數(shù)并輸出。設(shè)置平面幾何形狀完全相似的判定指標(biāo)Rxz，.和局部相似 的判定指標(biāo)Rxj。 Rxz的取值范圍(O.8-0. 99) ,Rxj的取值范圍(0.4-0.85)。 設(shè)RxzK).92, RXj=0.55。
當(dāng)TZi. tz.js. ns =TZd. tz.js. ns并且Wpcm =TZi. tz.js. ns并且xsdm〉 Rxz時(shí)，
判定兩平面幾何形狀完全相似，判定兩平面幾何形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差是Scm; 判定兩平面幾何形狀相對(duì)比例關(guān)系是kbm。還可以進(jìn)一步根據(jù)特征判斷點(diǎn)信息
tpdm,判定在各特征點(diǎn)處的誤差情況。判定過(guò)程結(jié)束。
當(dāng)XSdm〈 Rxj時(shí)，判定兩平面幾何形狀不相似，判定過(guò)程結(jié)束。否則，判
定兩平面幾何形狀局部相似，執(zhí)行步驟304。
步驟304、按最大相似度的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算待識(shí)別幾何形狀原參考點(diǎn)與比 對(duì)參考點(diǎn)的矢量差，求最佳匹配狀態(tài)下TZd中特征點(diǎn)信息以比對(duì)參考點(diǎn)為極點(diǎn) 的極值與極角，構(gòu)成待識(shí)別幾何形狀一組新的特征點(diǎn)信息。
在最大相似度的環(huán)境參數(shù)中，選擇相似度最大并且類型代碼lx=0的三個(gè)特 征判斷點(diǎn)，記為tpdmsi， tpdms2, tpdms3。分別求取三個(gè)特征判斷點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo) 特征點(diǎn)信息極坐標(biāo)矢量與待識(shí)別特征點(diǎn)信息極坐標(biāo)矢量的矢量差，記為sll, s12， s13。例如，目標(biāo)特征點(diǎn)信息中序號(hào)為tpdmsi. dm的極坐標(biāo)矢量記為mbl,最佳 匹配狀態(tài)下，待識(shí)別特征點(diǎn)信息中序號(hào)為tpdmsi. dn的極坐標(biāo)矢量記為dsl, sll，bl-dsl。從sll， s12, s13中選擇兩個(gè)矢量差最小的矢量，記為s101， s102。 求兩個(gè)矢量的平均值作為待識(shí)別幾何形狀原參考點(diǎn)與比對(duì)參考點(diǎn)的矢量差slc= (sl01+s102) /2。
求最佳匹配狀態(tài)下TZd中特征點(diǎn)信息以比對(duì)參考點(diǎn)為極點(diǎn)的極值與極角。 最佳匹配狀態(tài)下TZd的特征點(diǎn)信息中的極坐標(biāo)矢量記為sdi。以比對(duì)參考點(diǎn)為極 點(diǎn)的TZd的一組新的特征點(diǎn)信息中的極坐標(biāo)矢量記為xsdi ,按式xsdi = sdi十slc 求取待識(shí)別幾何形狀一組新的特征點(diǎn)信息，記為xtzi。上面序號(hào)i的取值范圍(l ~TZd.js.ns)。
求待識(shí)別和目標(biāo)幾何形狀在相同比對(duì)參考點(diǎn)的相似度
步驟305、按照步驟304求取的一組新的特征點(diǎn)信息和最大相似度的環(huán)境 參數(shù)確定的最佳匹配關(guān)系，重新計(jì)算特征判斷點(diǎn)數(shù)據(jù)、最大相似度。獲得待識(shí) 別和目標(biāo)幾何形狀的整體相似度，獲得兩幾何形狀邊界上局部相似、相異的定 量描述結(jié)果。
設(shè)置tpcNtpdm, bxs=0， qxs-O,重新計(jì)算特征判斷點(diǎn)數(shù)據(jù)。 對(duì)tpd"殳置qns=tpdi" dn， qms = tpdi" dm,特征點(diǎn)信息匹配類型為tpdi" k， 按步驟602重新計(jì)算特征判斷點(diǎn)的相似度和描述角度。當(dāng)tpdk .xd< Rtx時(shí)，不 匹配特征點(diǎn)個(gè)數(shù)bxs = bxs +1 。當(dāng)tpdk .xd〉Rtd時(shí)，完全匹配特征點(diǎn)個(gè)lt qxs = qxs + 1。計(jì)算過(guò)程，特征判斷點(diǎn)下標(biāo)k的取值范圍(1 pnm)。按步驟604重新計(jì)算 相似度xsd。 然后才丸4亍tpdm=tpd， bxsm=bxs， qxsm=qxs, xsdm=xsd。相對(duì)旋轉(zhuǎn)
角度Scm,相對(duì)比例系數(shù)kbm保持不變。
這是兩個(gè)平面兒何形狀在相同的比對(duì)參考點(diǎn)得到的最大相似度XSdm,相對(duì) 旋轉(zhuǎn)角度Son，相對(duì)比例系數(shù)kbm,不匹配特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)bxsm,完全匹配特 征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)qxsm,特征判斷點(diǎn)數(shù)據(jù)tpdm。其中，xsdm、 Scm、 kbm、 bxsm、 qxsm是對(duì)兩個(gè)平面幾何形狀相似性的整體描述，tpdm是對(duì)兩個(gè)平面幾何形狀 相似性的局部特征的差異描述。
實(shí)施例2:
本發(fā)明實(shí)施例2通過(guò)對(duì)圖8所示目標(biāo)幾何形狀求取特征信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo) 幾何形狀的特征描述，并保存目標(biāo)幾何形狀的特征信息，完成對(duì)目標(biāo)的記憶過(guò) 程。求取過(guò)程從略。
圖8中，(a)是矩形，(b)是三角形，(c)是任意形。(a)， (b)， (c)圖形中的pc 是幾何形狀的參考點(diǎn)，tzi~tzn是幾何形狀的一組特征點(diǎn)信息。每個(gè)幾何形狀的 特征信息包括一組特征點(diǎn)信息和基本檢索信息。按照實(shí)施例1，求取各幾何形 狀特征信息的基本檢索信息。求取的結(jié)果如下
27基本才全索信息記為js (ki， nt, na, nz, ny, nq, ns, oti, jdi, zx, yh' dz, dj)。其中ki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)；nz是直線段個(gè)數(shù)；ny是圓弧段個(gè)數(shù)；nq是切點(diǎn)個(gè)數(shù)；ns是特征點(diǎn)總數(shù)；oti 是具有最大矢量極值的特征點(diǎn)序號(hào)；jdi是幾何形狀特征點(diǎn)信息的極坐標(biāo)矢量圍 繞參考點(diǎn)旋轉(zhuǎn)角度絕對(duì)值的累加和；zx是邊界曲線中直線長(zhǎng)度總和與邊界總長(zhǎng) 度的比值；yh是邊界曲線中圓弧長(zhǎng)度總和與邊界總長(zhǎng)度的比值；dz是邊界曲線 中曲率單調(diào)增弧長(zhǎng)總和與邊界總長(zhǎng)度的比值；dj是邊界曲線中曲率單調(diào)減弧長(zhǎng)
總和與邊界總長(zhǎng)度的比值。
幾4可開(kāi)34夫(a)頭巨開(kāi)j: js ( ki, nt, na, tiz， ny, nq, ns， oti， jdi， zx， yh， dz, dj) =js (1.6， 4, 0， 4， 0, 0, 8, 2, 360， 100%, 0, 0， 0);特征信息
TZl (JS, tZl， tz2， tz3， tZ4， tz5, tz6, tz7， tZ8 )。
幾何開(kāi);狀(b)三角開(kāi)j: js (ki, nt, na， nz, ny， nq, ns， oti, jdi, zx， yh, dz， dj) =js (2.2, 3, 0, 3, 0, 0, 6， 2， 360, 100%, 0， 0, 0);特征信息
TZ2 (JS, tzl， tz2， tz3, tz4, tz5， tZ6 )。
幾何開(kāi);狀(c)任意開(kāi)》js (ki， nt, na, nz， ny， nq, ns， oti， jdi, zx， yh, dz， dj) -js (4.2, 7' 4, 0， 0， 0, 11， 8, 375， 0， 0, 52%, 48%);特征信 息TZ3 (js， tzi， tz2, tz3, tz4, tz5, tz6, tz7， tz8, tz9, tzio, tzll )。
裝載3個(gè)目標(biāo)幾何形狀的特征信息，構(gòu)成待識(shí)別目標(biāo)集。
分別求取圖9所示待識(shí)別幾何形狀的特征信息。求取過(guò)程從略。
圖9中，(a)是矩形，(b)是圓形，(c)是任意形。(a), (b)， (c)圖形中的pc是
幾何形狀的參考點(diǎn)，tzi tzn是幾何形狀的一組特征點(diǎn)信息。每個(gè)幾何形狀的特
征信息包括一組特征點(diǎn)信息和基本檢索信息。按照實(shí)施例1，求取各幾何形狀
特征信息的基本檢索信息。求取的結(jié)果如下
幾"f可開(kāi)j^)大(a)頭巨開(kāi)j: js (ki, nt， na, nz， ny, nq, ns, oti, jdi， zx， yh,
dz, dj) =js (1.6， 4， 0, 4， 0， 0， 8， 2, 360， 100%， 0， 0, 0);特征信息:
TZdl (JS, tZl， tZ2, tZ3, tz4, tZ5, tz6, tz7， tz8 )。
/M可形4火(b)圓形js (ki, nt, na, nz, n》'，nq, ns, oti, jdi， zx， yh，dz， dj)=js(l， 0， 0, 0, 1, 0, 1, 1, 360, 0, 100%, 0， O);特征信息: TZd2 (js, tzi)。
幾何開(kāi)j狀(c)任意形js (ki， nt， na, nz， ny， nq， ns， oti, jdi， zx， yh， dz， dj) =js (5.1, 7, 5， 0， 0， 0， 12， 8, 375, 0, 0, 51%, 49%);特4正信
息TZd3 (JS, tzl, tz2, tz3， tz4, tZ5， tz6， tz7， tz8, tz9， tz10， tzll， tzl2 )。
按照實(shí)施例1中相識(shí)判斷的識(shí)別方法，分別判斷圖9中(a)， (b)， (c)與圖8 中(a)， (b), (c)平面幾何形狀的相似性。
對(duì)圖9中(a)待識(shí)別平面幾何形狀的判斷結(jié)果如下
圖9中(a)與圖8中(a)兩平面幾何形狀特征信息的基本檢索信息完全相同，
進(jìn)一步計(jì)算兩平面幾何形狀的相似度XSdm=100%， XSdm〉 Rxz,判定兩平面幾 何形狀相似。進(jìn)一步判定兩平面幾何形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差是Scm = TZdl.jS. tZ2.S
-TZi.js. tz2.s;判定兩平面幾何形狀相對(duì)縮放比例是kbm= TZdi.js. tz2.1 / TZi.js.
tz2.1。
圖9中(a)與圖8中(b)兩平幾何形狀特征信息的基本檢索信息不相同，判 定兩平面幾何形狀不相似。
圖9中(a)與圖8中(c)兩平幾何形狀特征信息的基本檢索信息不相同，判 定兩平面幾何形狀不相似。
對(duì)圖9中(b)待識(shí)別平面幾何形狀的判斷結(jié)果如下
圖9中(b)與圖8中(a)、 (b)、 (c)平面幾何形狀特征信息的基本檢索信息都 不相同，判定圖9中(b)與圖8中(a)、 (b)、 (c)平面幾何形狀都不相似。 對(duì)圖9中(c)待識(shí)別平面幾何形狀的判斷結(jié)果如下
圖9中(c)與圖8中(a)、 (b)、 (c)平面幾何形狀特征信息的基本檢索信息都 不相同，判定圖9中(c)與圖8中(a)、 (b)、 (c)平面幾何形狀都不相似。
按照實(shí)施例1中相識(shí)分析的識(shí)別方法，分別判斷圖9中(a)， (b)， (c)與圖8 中(a), (b)， (c)平面幾何形狀的相似性。
對(duì)圖9中(a)待識(shí)別平面幾何形狀的判斷結(jié)果如下
圖9中(a)與圖8中(a)兩平面兒何形狀特征信息的基本檢索信息完全相同，進(jìn)一步計(jì)算兩平面幾何形狀的最大相似度xsdm=100%， xsdm> Rxz,相似度大
于完全相似判定指標(biāo)，判定兩平面幾何形狀完全相似。進(jìn)一步判定兩平面幾何 形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差是Sem ;判定兩平面幾何形狀相對(duì)縮放比例是kbm。
圖9中(a)與圖8中(b)、 (c)平面幾何形狀特征信息的基本檢索信息都不滿 足局部相似的條件，判定圖9中(a)與圖8中(b)、 (c)平面幾何形狀都不相似。 對(duì)圖9中(b)待識(shí)別平面幾何形狀的判斷結(jié)果如下
圖9中(b)與圖8中(a)、 (b)、 (c)平面幾何形狀特征信息的基本檢索信息都 不滿足局部相似的條件，判定圖9中(b)與圖8中(a)、 (b)、 (c)平面幾何形狀都 不相似。
對(duì)圖9中(c)待識(shí)別平面幾何形狀的判斷結(jié)果如下
圖9中(c)與圖8中(a)、 (b)平面幾何形狀特征信息的基本檢索信息都不滿 足局部相似的條件，判定圖9中(c)與圖8中(a)、 (b)平面幾何形狀都不相似。
圖9中(c)與圖8中(c)平面幾何形狀特征信息的基本檢索信息滿足局部相 似的條件，進(jìn)一步求取兩平面幾何形狀的最大相似度xsdm。此時(shí)不滿足《TZ3. tz.js. ns =TZd3. tz.js. ns并且Wpcm =TZ3. tz.js. m并且xsdm〉 Rxz》的條件，判定
兩平面幾4可形狀不完全相似，本例XSdm〉Rxj,判定兩平面幾何形狀局部相似，
進(jìn)一步計(jì)算待識(shí)別幾何形狀原參考點(diǎn)與比對(duì)參考點(diǎn)的矢量差，求TZd3中特征點(diǎn)
信息以比對(duì)參考點(diǎn)為極點(diǎn)的極值與極角，構(gòu)成待識(shí)別幾何形狀一組新的特征點(diǎn) 信息。在最大相似度的環(huán)境參數(shù)確定的最佳匹配關(guān)系下，重新計(jì)算特征判斷點(diǎn) 數(shù)據(jù)、最大相似度。獲得待識(shí)別和目標(biāo)幾何形狀的整體相似度，獲得兩幾何形
狀邊界上局部相似、相異的定量描述結(jié)果。識(shí)別結(jié)果如圖IO所示。其中，實(shí)線 表示目標(biāo)平面幾何形狀，虛線表示待識(shí)別平面幾何形狀。tzi表示目標(biāo)平面幾何 形狀特征點(diǎn)信息的矢量，tzdi表示待識(shí)別平面幾何形狀，以比對(duì)參考點(diǎn)為極點(diǎn)求 取的特征點(diǎn)信息的矢量。pcd是待識(shí)別平面幾何形狀的參考點(diǎn)，pc是目標(biāo)平面 幾何形狀的參考點(diǎn)。 ，
兩個(gè)平面幾何形狀的最大相似度XSdm,相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度Scm,相對(duì)比例系數(shù) kbm,不匹配特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)bxsm，完全匹配特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)qXSm,特征判斷
30點(diǎn)數(shù)據(jù)tpdm。其中，XSdm、 Scm、 kbm、 bxsm、 qXSm是對(duì)兩個(gè)平面幾何形狀相似
性的整體描述，tpdm是對(duì)兩個(gè)平面幾何形狀相似性的局部特征的差異描述。 實(shí)施例3:
本實(shí)施例提供了一種平面幾何形狀的識(shí)別裝置，如圖11所示，該裝置包括 目標(biāo)特征信息提取模塊111,用于求取目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息并保
存，所述特征信息至少包含一組特征點(diǎn)信息；
目標(biāo)集創(chuàng)建模塊112,用于選擇至少一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息，
構(gòu)建識(shí)別目標(biāo)集；
待識(shí)別特征信息l是取模塊113,用于求取待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息， 所述特征信息至少包含一組特征點(diǎn)信息；
識(shí)別模塊114，用于將所述待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息與所述識(shí)別目 標(biāo)集中的每一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息按循環(huán)排序關(guān)系，利用特征點(diǎn)信 息進(jìn)行相似性分析處理，并將判定的識(shí)別結(jié)果輸出。
其中，所述識(shí)別模塊114具體包括
極值比對(duì)單元1141，用于求取所述待識(shí)別平面幾何形狀與目標(biāo)平面幾何形 狀的特征點(diǎn)信息中最大矢量才及值的比值；
相似度獲取單元1142，用于求取待識(shí)別平面幾何形狀和目標(biāo)平面幾何形狀 的相似度，并從中獲得最大相似度；
判定單元1143,用于設(shè)定完全相似判定指標(biāo)，通過(guò)比較該指標(biāo)及所述最大 相似度，來(lái)判定平面幾何形狀的相似性。
此外，該裝置還可以進(jìn)一步包括
附加判定單元115，用于根據(jù)平面幾何形狀的基本檢索信息中各類型特征 點(diǎn)個(gè)數(shù)判定相似性。
以上裝置實(shí)施例，實(shí)際上是用于實(shí)現(xiàn)相似判斷的識(shí)別方法，如前所述，該 方法能夠?qū)Σ煌瑤缀涡螤畹南嗨脐P(guān)系作出定性的判斷，即是否相似。通過(guò)對(duì)識(shí) 別模塊進(jìn)行改進(jìn)，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)相似分析的識(shí)別方法，對(duì)相似關(guān)系作出定量 的分析，這種識(shí)別模塊具體包括類型判決單元，用于選擇待識(shí)別平面幾何形狀與目標(biāo)平面幾何形狀特征點(diǎn) 信息中公有特征點(diǎn)類型個(gè)數(shù)最小值為最大的特征點(diǎn)類型，作為求最大相似度的
特征點(diǎn)類型；
相似度獲取單元，用于求取待識(shí)別平面幾何形狀和目標(biāo)平面幾何形狀的相 似度，并從中獲得最大相似度；
完全相似判定單元，用于根據(jù)設(shè)定的完全相似判定指標(biāo)判定平面幾何形狀 是否相似；
局部相似判定單元，用于根據(jù)設(shè)定的局部相似判定指標(biāo)判定平面幾何形狀 是否局部相似。
通過(guò)以上識(shí)別裝置，能夠更為準(zhǔn)確快速的識(shí)別平面幾何形狀。 本發(fā)明所述的方法并不限于具體實(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識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟a、求取目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息并保存，所述特征信息至少包含一組特征點(diǎn)信息；b、選擇至少一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息，構(gòu)建識(shí)別目標(biāo)集；c、求取待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息，所述特征信息至少包含一組特征點(diǎn)信息；d、將所述待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息與所述識(shí)別目標(biāo)集中的每一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息按循環(huán)排序關(guān)系，利用特征點(diǎn)信息進(jìn)行相似性分析處理，并將判定的識(shí)別結(jié)果輸出。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述求取特征信息具體包括如 下步驟按照 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；求取所述平面幾何形狀邊界曲線的參考點(diǎn)；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)；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；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 征的基本檢索信息；由所述的一組特征點(diǎn)信息和基本檢索信息構(gòu)成描述平面幾何形狀的特征信自
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述求取平面幾何形狀特征信 息的基本檢索信息包括獲取特征點(diǎn)信息的最大矢量與最小矢量極值的比值； 獲取各種類型特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)，特征點(diǎn)的總數(shù)；獲取特征點(diǎn)信息矢量旋轉(zhuǎn)角度絕對(duì)值的累加和；獲取各種類型邊界曲線段累計(jì)長(zhǎng)度與邊界總長(zhǎng)度的比值。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟d中所述相似性分析 處理具體包括如下步驟dl、求取所述待識(shí)別平面幾何形狀與目標(biāo)平面幾何形狀的特征點(diǎn)信息中最 大矢量極值的比值；d2、選擇待識(shí)別平面幾何形狀或目標(biāo)平面幾何形狀的一個(gè)特征點(diǎn)信息，與 目標(biāo)平面幾何形狀或待識(shí)別平面幾何形狀的同類型特征點(diǎn)信息順序配對(duì)，按配 對(duì)的特征點(diǎn)信息序號(hào)，分別設(shè)定兩組特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)，按循環(huán)排序關(guān)系， 計(jì)算相似度，從中獲得最大相似度；d3、設(shè)定完全相似判定指標(biāo)，當(dāng)最大相似度大于所述完全相似判定指標(biāo)， 判定兩平面幾何形狀相似，否則，判定兩平面幾何形狀不相似。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述相似性分析處理進(jìn)一步包 括如下步驟判斷所述待識(shí)別平面幾何形狀及目標(biāo)平面幾何形狀的基本檢索信息中，各 類型特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)是否都相同，如果是，則執(zhí)行步驟dl;否則判定待識(shí)別平面 幾何形狀與當(dāng)前目標(biāo)平面幾何形狀不相似。
6、 如權(quán)利要求4、 5所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算相似度包括如下 步驟d21、設(shè)置特征判斷點(diǎn)描述對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)信息的差異，按特征點(diǎn)信息的循環(huán)排 序關(guān)系，利用各對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)信息,計(jì)算得到特征判斷點(diǎn)的相似度和描述角度； d22、當(dāng)有一個(gè)特征判斷點(diǎn)的相似度為0,設(shè)定相似度為0,計(jì)算結(jié)束；否則d23、累加步驟d21獲得的特征判斷點(diǎn)的相似度與角度范圍之積，所述角度 范圍為將所述特征判斷點(diǎn)分別與兩相鄰特征判斷點(diǎn)的描述角度求差，取所述 兩差值的絕對(duì)值之和的一半；將累加和除以基本檢索信息中的特征點(diǎn)信息矢量 旋轉(zhuǎn)角度絕對(duì)值累加和得到相似度。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算得到特征判斷點(diǎn)的相 似度、描述角度包括如下步驟d211、按序號(hào)遞增，建立新的特征判斷點(diǎn)；d212、判斷一對(duì)特征點(diǎn)信息的匹配關(guān)系，如果得到匹配判定結(jié)果則執(zhí)行步 驟d213;得到不匹配或一個(gè)特征點(diǎn)信息無(wú)匹配點(diǎn)的判定結(jié)果，則設(shè)置特征判斷 點(diǎn)的相似度等于O,計(jì)算結(jié)束；d213、通過(guò)計(jì)算一對(duì)特征點(diǎn)信息得到特征判斷點(diǎn)的相似度，特征判斷點(diǎn)的 描述角度等于一對(duì)特征點(diǎn)信息中目標(biāo)特征點(diǎn)信息的極角。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟d212所述判斷一對(duì)特征 點(diǎn)信息的匹配關(guān)系包括如下步驟在一對(duì)特征點(diǎn)信息中，將目標(biāo)平面幾何形狀的第i個(gè)特征點(diǎn)信息記為Ai, 將待識(shí)別平面幾何形狀的第j個(gè)特征點(diǎn)信息記為Bj,分別求以Ai和Bj各自的 開(kāi)始序號(hào)為基準(zhǔn)的相對(duì)極角差的絕對(duì)值Cij，以Ai+i和Bj各自的開(kāi)始序號(hào)為基 準(zhǔn)的相對(duì)極角差的絕對(duì)值Ci+ij,及以Ai和Bj+i各自的開(kāi)始序號(hào)為基準(zhǔn)的相對(duì) 極角差的絕對(duì)值C.ij+i，如杲Cij是最小值，則執(zhí)行下一步；否則，判定不匹酉己；將兩組特征點(diǎn)信息的序號(hào)都加1,如果一對(duì)特征點(diǎn)信息的特征點(diǎn)類型相同， 則判定一對(duì)特征點(diǎn)信息匹配；否則，判定不匹配。
9、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟d213中所述通過(guò)計(jì)算一 對(duì)特征點(diǎn)信息得到特征判斷點(diǎn)的相似度包括如下步驟以目標(biāo)平面幾何形狀的特征點(diǎn)信息為基準(zhǔn)，求一對(duì)特征點(diǎn)信息的相對(duì)誤差， 記為xer;特征判斷點(diǎn)的相似度等于1 - xer。
10、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括獲得最大 相似度的環(huán)境參數(shù)，該環(huán)境參數(shù)包括特征判斷點(diǎn)信息、兩平面幾何形狀相對(duì) 旋轉(zhuǎn)角度差，及兩平面幾何形狀大小的比例系數(shù)；則在判定兩平面幾何形狀相似后，利用所述兩平面幾何形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差 進(jìn)一 步判定兩平面幾何形狀的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度，利用所述兩平面幾何形狀相對(duì)比例系數(shù)進(jìn)一步判定兩平面幾何形狀的比例關(guān)系，利用所述特征判斷點(diǎn)信息進(jìn)一 步判定兩平面幾何形狀在各特征點(diǎn)處的差異。
11、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟d中所述相似性分析處 理具體包括如下步驟dl'、選擇待識(shí)別平面幾何形狀與目標(biāo)平面幾何形狀特征點(diǎn)信息中公有特征 點(diǎn)類型個(gè)數(shù)最小值為最大的特征點(diǎn)類型，作為求最大相似度的特征點(diǎn)類型；d2'、在待識(shí)別平面幾何形狀與目標(biāo)幾何形狀的所述類型特征點(diǎn)信息中各選 擇一個(gè)特征點(diǎn)信息，循環(huán)順序配對(duì)，按配對(duì)的特征點(diǎn)信息序號(hào)，分別設(shè)定兩組特征點(diǎn)信息的開(kāi)始序號(hào)，按循環(huán)排序關(guān)系，計(jì)算相似度，從中獲得最大相似度； d3'、設(shè)定完全相似判定指標(biāo)，如果所述最大相似度大于完全相似判定指標(biāo)，則判定兩平面幾何形狀相似；否則，執(zhí)行下一步；d4'、設(shè)定局部相似判定指標(biāo)，如果所述最大相似度大于局部相似判定指標(biāo)，則判定兩平面幾何形狀局部相似；否則，判定兩平面幾何形狀不相似。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括如下步驟 設(shè)置各類型特征點(diǎn)個(gè)數(shù)允許差指標(biāo)Rtd,設(shè)置邊界各類型邊長(zhǎng)比例允許差指標(biāo)Rbj;如果待識(shí)別平面幾何形狀與目標(biāo)平面幾何形狀的基本檢索信息中，各類型 特征點(diǎn)個(gè)數(shù)差都小于Rtd并且邊界各類型邊長(zhǎng)比例的差都小于Rb.j，則執(zhí)行步驟 dl',否則判定待識(shí)別平面幾何形狀與當(dāng)前目標(biāo)平面幾何形狀不相似。
13、 如權(quán)利要求ll、 12所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算相似度包括如 下步驟設(shè)置特征判斷點(diǎn)描述對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)信息的差異，按特征點(diǎn)信息的循環(huán)排序關(guān) 系，利用各對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)信息，計(jì)算得到特征判斷點(diǎn)的相似度和描述角度；累加所述得到的特征判斷點(diǎn)的相似度與角度范圍之積，所述角度范圍為 將所述特征判斷點(diǎn)分別與兩相鄰特征判斷點(diǎn)的描述角度求差，取所述兩差值的 絕對(duì)值之和的一半；將累加和除以基本檢索信息中的特征點(diǎn)信息矢量旋轉(zhuǎn)角度 絕對(duì)值累加和得到相似度。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算得到特征判斷點(diǎn)的相似度、描述角度包括如下步驟1、 按序號(hào)遞增，建立新的特征判斷點(diǎn)；、 判斷一對(duì)特征點(diǎn)信息的匹配關(guān)系，如果得到匹配判定結(jié)果則執(zhí)行步驟3; 得到不匹配或一個(gè)特征點(diǎn)信息無(wú)匹配點(diǎn)的判定結(jié)果則執(zhí)行步驟4;3、 通過(guò)計(jì)算一對(duì)特征點(diǎn)信息得到特征判斷點(diǎn)的相似度，特征判斷點(diǎn)的描述 角度等于一對(duì)特征點(diǎn)信息中目標(biāo)特征點(diǎn)信息的極角，計(jì)算結(jié)束；4、 設(shè)置特征判斷點(diǎn)的相似度等于O,當(dāng)判定結(jié)果中有目標(biāo)特征點(diǎn)信息，特 征判斷點(diǎn)的描述角度等于目標(biāo)特征點(diǎn)信息的極角；否則，特征判斷點(diǎn)的描述角 度等于待識(shí)別特征點(diǎn)信息當(dāng)前位置以目標(biāo)開(kāi)始序號(hào)特征點(diǎn)信息為基準(zhǔn)的極角 值。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，步驟2中所述判斷一對(duì)特征 點(diǎn)信息的匹配關(guān)系包括如下步驟l'、在一對(duì)特征點(diǎn)信息中，將目標(biāo)平面幾何形狀的第i個(gè)特征點(diǎn)信息記為 Ai，將待識(shí)別平面幾何形狀的第j個(gè)特征點(diǎn)信息記為Bj，分別求以Ai和Bj各自 的開(kāi)始序號(hào)為基準(zhǔn)的相對(duì)極角差的絕對(duì)值Cij,以Ai+i和Bj各自的開(kāi)始序號(hào)為 基準(zhǔn)的相對(duì)極角差的絕對(duì)值Ci+ij，及以Ai和Bj+i各自的開(kāi)始序號(hào)為基準(zhǔn)的相 對(duì)極角差的絕對(duì)值Cij+i，如果Cij是最小值，則執(zhí)行步驟2';否則執(zhí)行步驟3';2'、將兩組特征點(diǎn)信息的序號(hào)都加1，如果一對(duì)特征點(diǎn)信息的特征點(diǎn)類型相 同，則判定一對(duì)特征點(diǎn)信息匹配；否則，判定不匹，判斷結(jié)束；3'、將描述范圍小的特征點(diǎn)信息所屬的組的序號(hào)加1，如果一對(duì)特征點(diǎn)信息 的特征點(diǎn)類型都是直線或圓弧并且屬于同一特征段，判定一對(duì)特征點(diǎn)信息匹配； 否則，判定描述范圍小的特征點(diǎn)信息無(wú)匹配點(diǎn)。
16、 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，步驟3中所述通過(guò)計(jì)算一對(duì) 特征點(diǎn)信息得到特征判斷點(diǎn)的相似度包括如下步驟以目標(biāo)平面幾何形狀的特征點(diǎn)信息為基準(zhǔn)，求一對(duì)特征點(diǎn)信息的相對(duì)誤差， T己為xer;特征判斷點(diǎn)的相似度等于1 - xer。
17、 如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括獲 得最大相似度的環(huán)境參數(shù)，該環(huán)境參數(shù)包括特征判斷點(diǎn)信息、完全匹配特征 判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)、兩平面幾何形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差，及兩平面幾何形狀的相對(duì)比例 系數(shù)；則利用所述完全匹配特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)等于特征判斷點(diǎn)個(gè)數(shù)作為判定兩平面幾 何形狀相似的附加條件，在判定兩平面幾何形狀相似后，利用所述兩平面幾何 形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差進(jìn)一步判定兩平面幾何形狀的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度，利用所述兩 平面幾何形狀相對(duì)比例系數(shù)進(jìn)一步判定兩平面幾何形狀的比例關(guān)系，利用所述 特征判斷點(diǎn)信息進(jìn)一 步判定兩平面幾何形狀在各特征點(diǎn)處的差異。
18、 如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括獲 得最大相似度的環(huán)境參數(shù)，該環(huán)境參數(shù)包括特征判斷點(diǎn)信息、兩平面幾何形狀 相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差，及兩平面幾何形狀的相對(duì)比例系數(shù)；則利用最佳匹配狀態(tài)下待識(shí)別平面幾何形狀特征點(diǎn)信息、目標(biāo)平面幾何形狀 特征點(diǎn)信息，以及所述特征判斷點(diǎn)信息，求取待識(shí)別平面幾何形狀的比對(duì)參考 點(diǎn)，進(jìn)一步求取待識(shí)別平面幾何形狀特征點(diǎn)信息以比對(duì)參考點(diǎn)為極點(diǎn)的極值與 極角，構(gòu)成待識(shí)別平面幾何形狀的一組新的特征點(diǎn)信息；按照最大相似度對(duì)應(yīng)的最佳匹配關(guān)系，利用所述一組新的特征點(diǎn)信息和目 標(biāo)平面幾何形狀的特征點(diǎn)信息重新計(jì)算，獲得新的最大相似度及所述環(huán)境參數(shù) 中新的特征判斷點(diǎn)信息；利用所述新的最大相似度判定兩平面幾何形狀的整體相似度，利用所述兩 平面幾何形狀相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度差進(jìn)一步判定兩平面幾何形狀的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度，利 用所述兩平面幾何形狀相對(duì)比例系數(shù)進(jìn)一步判定兩平面幾何形狀的比例關(guān)系， 利用所述新的特征判斷點(diǎn)信息進(jìn)一步判定兩平面幾何形狀各特征點(diǎn)處的差異。
19、 一種平面幾何形狀的識(shí)別裝置，其特征在于，包括目標(biāo)特征信息提取模塊，用于求取目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息并保存， 所述特征信息至少包含一組特征點(diǎn)信息；目標(biāo)集創(chuàng)建模塊，用于選擇至少一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息，構(gòu)建識(shí)別目標(biāo)集；待識(shí)別特征信息提取模塊，用于求取待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息，所 述特征信息至少包含一組特征點(diǎn)信息；識(shí)別模塊，用于將所述待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息與所述識(shí)別目標(biāo)集 中的每一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息按循環(huán)排序關(guān)系，利用特征點(diǎn)信息進(jìn) 行相似性分析處理，并將判定的識(shí)別結(jié)果輸出。
20、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述識(shí)別模塊具體包括 極值比對(duì)單元，用于求取所述待識(shí)別平面幾何形狀與目標(biāo)平面幾何形狀的特征點(diǎn)信息中最大矢量極值的比值；相似度獲取單元，用于求取待識(shí)別平面幾何形狀和目標(biāo)平面幾何形狀的相 似度，并從中獲得最大相似度；判定單元，用于設(shè)定完全相似判定指標(biāo)，通過(guò)比較該指標(biāo)及所述最大相似 度，來(lái)判定平面幾何形狀的相似性。
21、 如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，該裝置還進(jìn)一步包括 附加判定單元，用于根據(jù)平面幾何形狀的基本檢索信息中各類型特征點(diǎn)個(gè)數(shù)判定相似性。
22、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述識(shí)別模塊具體包括 類型判決單元，用于選擇待識(shí)別平面幾何形狀與目標(biāo)平面幾何形狀特征點(diǎn)信息中公有特征點(diǎn)類型個(gè)數(shù)最小值為最大的特征點(diǎn)類型，作為求最大相似度的 特征點(diǎn)類型；相似度獲取單元，用于求取待識(shí)別平面幾何形狀和目標(biāo)平面幾何形狀的相 似度，并從中獲得最大相似度；完全相似判定單元，用于根據(jù)設(shè)定的完全相似判定指標(biāo)判定平面幾何形狀 是否相似；局部相似判定單元，用于根據(jù)設(shè)定的局部相似判定指標(biāo)判定平面幾何形狀 是否局部相似。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種平面幾何形狀的識(shí)別方法，屬于模式識(shí)別領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)范疇。該方法包括求取目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息并保存；選擇至少一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息，構(gòu)建識(shí)別目標(biāo)集；求取待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息；將待識(shí)別平面幾何形狀的特征信息與識(shí)別目標(biāo)集中的每一個(gè)目標(biāo)平面幾何形狀的特征信息按循環(huán)排序關(guān)系，利用特征點(diǎn)信息進(jìn)行相似性分析處理，并將判定的識(shí)別結(jié)果輸出。本發(fā)明還公開(kāi)可一種平面幾何形狀的識(shí)別裝置，包括目標(biāo)特征信息提取模塊、目標(biāo)集創(chuàng)建模塊、待識(shí)別特征信息提取模塊，及識(shí)別模塊。本發(fā)明特征信息求取方法簡(jiǎn)單，計(jì)算量大幅度減少，具有統(tǒng)一的識(shí)別規(guī)則和快速準(zhǔn)確的識(shí)別效果。
文檔編號(hào)G06K9/46GK101539999SQ20081010219
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
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