[发明专利]一种手绘几何图形规范化方法及系统

摘要

本发明提供了一种手绘几何图形规范化方法，包括以下步骤:(1)收集屏幕上绘制起点到终点之间的绘制轨迹信息；(2)提取所述绘制轨迹的几何特征参数；(3)依据所述绘制轨迹的几何特征参数计算用于分类的八个特征比值，将八个特征比值与各种几何图形类型相应的特征比值取值区间进行比较，根据比较结果判定所述绘制轨迹的几何图形类型；(4)在已确定几何图形类型的绘制轨迹上根据不同图形的特性，提取特征点和特征参数，完成绘制；(5)将特征点作为热点供用户进一步修正图形。本发明还提供了实现上述方法的系统。本发明在保留用户个性化绘制几何图形的同时有效提高几何图形的重绘准确率，解决课堂教学中手绘图形不准确而现有手绘图形识别不能满足课堂教学需要的问题。

主权项

一种手绘几何图形规范化方法，其特征在于，应用于课堂教学，所述方法包括以下步骤:(1)收集屏幕上绘制起点到终点之间的绘制轨迹信息；(2)提取所述绘制轨迹的几何特征参数，所述几何特征参数包括凸包周长平方、凸包面积、最小外接矩形高度、最小外接矩形宽度、最大内接四边形面积和最大内接三角形面积；(3)依据所述绘制轨迹的几何特征参数计算用于分类的八个特征比值，将八个特征比值与各种几何图形类型相应的特征比值取值区间进行比较，根据比较结果判定所述绘制轨迹的几何图形类型；所述八个特征比值包括：凸包周长平方/凸包面积、最小外接矩形高度/外接矩形宽度、凸包面积/最小外接矩形面积、最大内接四边面积/凸包面积、最大内接三角形面积/凸包面积、最大内接三角形面积/最大内接四边形面积、最大内接四边形面积/最小外接矩形面积、最大内接三角形面积/最小外接矩形面积；其中，所述步骤(3)具体为：为每种几何图形类型选取表征本图形属性的特征比值，并指定区分度最大的第一特征比值；将各种几何图形类型的特征比值可能的取值区间定义为模糊区间，在模糊区间内存在取值可能性最大的一个可信区间；计算绘制轨迹的八种特征比值；若绘制轨迹的其中一个特征比值f_c1唯一地落入几何图形类型C的第一特征比值f_c1的可信区间，则直接判定该绘制轨迹为该几何图形类型C；若绘制轨迹的其中一个特征比值f_c1落入几何图形类型C的第一特征比值f_c1的模糊区间内但在可信区间外，则进一步搜索与该几何图形类型C的特征比值f_c1模糊区间存在交集的几何图形类型E，选择绘制轨迹的另一特征比值f_c2，若绘制轨迹的特征比值f_c2落入几何图形类型E的特征比值f_c2的模糊区间，则判定绘制轨迹为几何图形类型E，否则，判定绘制轨迹为几何图形类型C；(4)在确定绘制轨迹的几何图形类型后，根据该几何图形类型的曲率和速度变化特征，在绘制轨迹中提取特征点，连线特征点完成绘制，所述几何图形类型包括线、圆、椭圆、矩形、三角形、菱形、梯形、五角星形；其中，所述步骤(4)具体为：所述绘制轨迹为直线时，提取轨迹的开始点和结束点，连接开始点和结束点成直线；所述绘制轨迹为矩形时，求取轨迹最小外接矩形的四个角点数据，连线四个角点成矩形；所述绘制轨迹为圆或椭圆时，求取其最小外接矩形的四个角点数据，求取最小外接矩形的对称中心为圆心或椭圆心，以最小外接矩形四个角点为参数重绘圆或椭圆；所述绘制轨迹为三角形时，在绘制轨迹上计算所有点的平均曲率和平均速度，将平均曲率乘以点的数量除以10作为曲率阈值，将平均速度除以点的数量进行缩小作为速度阈值，通过均值滤波法找获得曲率特征点集合和速度特征点集合，比较两个特征点集合，找出同时存在的特征点输出到特征点集合中，在特征点集合中以局部曲率绝对值最大、绘制速度最小为标准提取三个特征点，连线三个特征点成三角形；所述绘制轨迹为菱形时，以轨迹的最大内接四边形的四个角点为基础，找出轨迹中曲率变化量最大和速度最小的四个点，连线四个点成菱形；所述绘制轨迹为梯形时，以轨迹的最小外接矩形左下角点、右下角点为梯形下底边角点，以轨迹的最大内接四边形的左上角点、右上角点为梯形上底边两角点，连线四个角点成梯形；所述绘制轨迹为五角星时，以轨迹的最小外接矩形的四个角点为基础，求取左上角点、左下角点之间连线的中点，左上角点、右上角点之间连线的中点；右上角点、右下角点之间的中点；连线左下角点、右下角点以及求取的三个中点成五角星。