[发明专利]一种图形对象的形状特征描述与检索方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机软件技术领域的图形对象处理方法，特别是应用于涉及图形数据的检索与识别处理的系统中的一种图形对象的形状特征描述与检索方法。

背景技术

图形是人们日常接触的视觉信息中的一个重要类型，被广泛用来传达文字不易表达的信息。图形的实例包括小到各种图形符号、文字、标记，大到地图、草图、工程图等各种类型。随着科学技术的发展，特别是计算和交互、显示技术的发展，图形被应用在越来越广泛的领域之中，与之同时也产生了大量的、不断增长的图形数据。为了使人们能高效、方便地使用图形数据及其中蕴含的信息，需要开发有效的算法和系统对其进行特征抽取、表示、变换、检索、识别等一系列相关处理或运算，针对这些方面的研究对图形数据的高效、智能、自动化地使用具有重要的意义和应用价值。其中，图形检索作为基于内容的图像与多媒体检索的一种具体形式，在研究领域和实际应用领域受到了普遍重视。

与一般的模式识别任务相类似，图形检索识别的核心技术之一是从图形数据中抽取、生成具有良好的刻画、区分能力和抗噪声、干扰能力的特征描述或表示。特征描述提取算法及其基础上的检索匹配算法的有效性对整体检索系统的可用性和可靠性具有至关重要的作用。对图形检索而言，特征提取主要完成从给定的图形对象中，通过变换获得用以表征其某方面特性的参数数据，而检索匹配算法则对不同图形对象的特征描述数据进行比较，获得任意两者之间相似性的度量，进一步选择与查询对象最相似的对象实例作为检索输出的结果。

对图形对象或数据而言，一个本质性的特性是对象的形状。现有针对图形形状的特征描述技术可分为基于边界和基于区域两类，前者针对图形对象的边界(即轮廓)表示进行建模，后者则对整个对象区域进行建模。比较起来，相对于对象的边界表示，对象的区域表示包含了更多对象内部像素的空间分布信息，因而对于噪声干扰具有更高的稳定性，同时也带来更高的计算复杂性。在建模方法上，现有技术又分为基于图形对象整体与组成部分之间的语法/语义结构关系、基于对象像素表示的统计特征两大类方法，前者如各种基于语法、属性关系图、邻接图等结构描述方法，主要思想是首先将图形对象表示为组成该对象的更小尺度上的图形元素或成员对象的集合，并进一步用元素或子对象存在与否和它们之间的相互关系作为图形对象的形状特征描述。后者主要包含像素空间坐标的各阶不变矩表示、基于傅立叶、小波等变换参数的方法等，主要思想是计算并统计图形对象的各像素点之间的某种形式的空间约束关系的数值或分布，并用这些统计参数作为图形对象的形状特征描述。基于结构关系的方法能较好适应对象的各种变换和反映对象组成的变化，但依赖于对对象成员的准确识别，影响了其在处理质量较差、退化较严重的图形数据时的可靠性。与之相反，基于统计特征的方法通常具有较好的抗干扰性能，但对对象内在结构的刻画能力相对不足。

中国发明专利ZL200610033615.X公开了一种基于图形轮廓的方向距离直方图的图形检索方法。在该专利中，首先计算不同方向上的轮廓像素与形状重心之间的距离直方图，进而检测直方图中的尖峰即局部极大值，由于其与图形轮廓上的尖峰存在对应关系，该专利将轮廓尖峰的数量和方向距离直方图作为图形的特征描述，并基于它实现图形对象的匹配与检索。该方法属于一种基于对象轮廓的统计特征的图形形状描述方法。

中国发明专利申请200710178822.9提出了一种基于图形傅立叶变换和径向基函数RBF神经网络的图形检索方法。该专利采用了相对简单的傅立叶变换参数作为图形的特征描述，依靠RBF神经网络的训练和学习来提高对图形对象的分类识别能力。中国发明专利申请200910214068.9提出了一种基于对象三维模型的图形检索方法。该专利要求预先建立所有模型对象的三维网格模型库，通过与二维查询图形的轮廓匹配，将基于二维表示的检索转化为三维网格模型的匹配问题，实现了一种支持多模态检索的技术方案。然而，对于常规的图形检索需求而言，三维模型的建立具有较高的难度和复杂度。

综合上述对图形特征描述方法的分类，依赖单一特征描述的检索或识别方法在体现出针对具体一类问题的有效性的同时，也存在一定的局限性，主要表现为相对于复杂、多变的图形对象，单一的特征表示或建模方法无法涵盖足够的刻画与区分信息，从而影响到基于这些特征建模方法的图形识别、检索系统在处理一般类型图形对象和应对噪声等干扰因素时的性能表现。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种图形对象的形状特征描述与检索方法。