[发明专利]一种透视变形平面几何形状特征信息提取方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于模式识别技术领域，具体涉及一种透视变形平面几何形状特征信息提取方法及系统。

背景技术

平面几何形状的特征描述方法、特征信息提取方法以及识别方法是图像模式识别的基础。平面几何形状特征信息必须保证、平移、缩放、旋转的不变性，才能利用这些特征信息对几何形状进行描述与识别。当一个图像产生较大的透视变形后，图像中的几何形状将产生非线性变形，此时，对几何形状求取的特征信息将失去平移、缩放、旋转的不变性。无法用来识别几何形状。在现有的几何形状描述与识别技术中，还没有对变形几何形状的描述与识别的相关处理技术。

几何形状识别是模式识别领域中图形、图像识别的基础技术。在人工智能、计算机视觉、机器人、图像目标识别、光学字符阅读器(Optical Character Reader，OCR)、军事等高技术领域中，几何形状识别技术都起着关键性的作用。几何形状识别是基于形状特征的数学描述方法、特征信息提取技术和利用特征信息的识别技术实现的。

传统技术中，对图形的数学描述主要基于两大理论体系。一种是基于积分变换的傅立叶描述子理论，该理论将图像信息由时域变换到频域，利用获得的频域特征矢量集，实现对图形的整体描述。另一种是不变矩理论，矩定义为：在图形上对密度函数的黎曼二重积分，不同阶次的矩具有不同的物理意义，利用矩参数集，实现对图形的整体描述。当图形上密度函数等于1时，这些特征信息实现对几何形状的整体描述。上述两种理论方法对图形描述的特征信息，频域特征矢量集和矩参数集都具有平移、缩放和旋转不变的特性。因此，一直作为识别几何形状的基本方法。

申请人此前提交了中国发明专利申请《一种平面几何形状特征描述方法》(申请号：200710303995.9，公开日期：2009-07-01)，该专利提出了一种简单、有效且能对平面几何形状主要特征进行准确描述的方法。与传统方法相比具有明显的技术优势，但是，作为模式识别的基础理论和基础方法，传统技术和申请人的这一专利技术都是依据对几何形状在特定垂直观察角度的图像获得几何形状的特征信息。对于实际应用的一般环境下，该项技术的应用将受到很大制约。具体分析如下：

(1)同一几何形状在不同的观察角度得到的图像是不同的，根据不同的图像提取的几何形状特征信息不能保持平移、缩放和旋转的不变性。

(2)一般情况下(非垂直观察角度)观察得到几何形状的图像都存在透视变形，现有技术(包括传统技术和本人的前一项专利技术)没有涉及到解决此类问题的技术措施是实际应用受到很大制约的主要原因。

现有技术中，传统技术对几何形状的描述，是对几何形状统计特征的描述，无法实现对主要特征的准确描述。对几何形状的识别效果也很难令人满意。传统技术对具有透视变形几何形状的特征提取及识别的技术成果还没有见到。本人的前一项专利技术，采用简单、有效的方法实现了对几何形状主要特征的准确描述。后续的专利技术进一步实现了几何形状的准确识别。但是，对于透视变形几何形状特征提取及识别的技术也没有解决。

实际应用中，几何形状产生透视变形是极其普遍的应用环境。不解决透视变形几何形状的特征提取及识别问题，图像模式识别技术的应用范围将受到很大限制。本发明的主要目的是要解决透视变形几何形状的特征提取问题。也就是在具有透视变形几何形状的图像中，提取出没有透视变形几何形状的特征信息。为图像模式识别技术提供一个更好的基础方法。

发明内容

本发明提供一种透视变形平面几何形状特征信息提取方法及系统，通过该方法及系统能够实现对存在透视变形的平面几何形状图像提取出对应没有变形的平面几何形状的特征信息。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种透视变形平面几何形状特征信息提取方法，包括以下步骤：

(1)提取具有透视变形特征并且包含平面几何形状的图像，并设定摄像环境参数；

(2)根据摄像环境参数确定垂直变形方向，选择与垂直变形方向相垂直的方向作为水平变形方向；

(3)根据步骤1提供的摄像环境参数以及步骤2选择的垂直变形方向、水平变形方向，根据投影射线，在垂直变形方向的不同位置i，计算相对应的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]；

(4)根据得到的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对具有透视变形的平面几何形状的区域或边界曲线进行矫正并求取平面几何形状的特征信息，得到没有透视变形几何形状的特征信息。