完整和部分遮擋物體的識(shí)別機(jī)理和算法研究.pdf

1、隨著機(jī)器人工件抓取任務(wù)、自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)檢測(cè)、裝配任務(wù)、醫(yī)學(xué)圖象分析和遙感圖象分析等大量現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的需要，物體識(shí)別已成為計(jì)算機(jī)視覺中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。當(dāng)三維物體投影成二維圖像時(shí)，許多三維信息丟失，識(shí)別的目的就是要根據(jù)二維圖像中隱含的信息識(shí)別出三維物體。 本論文主要研究從完整的和部分遮擋的物體線圖和圖像識(shí)別平面圖形、平面立體和曲面立體的機(jī)理和算法。 本文以仿射不變性和透視不變性理論為基礎(chǔ)，提出了描述平面多邊形形狀的拓?fù)涮卣骱蛶缀?/p>

2、特征，以這些特征作為約束條件給出了軸測(cè)投影和透視投影下類似形的定義。根據(jù)類似形原理，提出了平面多邊形為類似形的識(shí)別算法；提出一種新的以面作為匹配基元從單幅軸測(cè)圖和透視圖識(shí)別平面立體的方法。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該算法不僅能識(shí)別形狀不同的平面立體，還可以把形狀相同，但各部分大小，比例不同的目標(biāo)區(qū)分開，對(duì)噪音不敏感。相對(duì)于其它的識(shí)別算法，該算法有明顯的改進(jìn)。 本文給出了一種新的、適合于仿射變換的局部不變量，建立了一種新的歸一化的相似性度

3、量函數(shù)，構(gòu)造了判斷目標(biāo)的各個(gè)局部是否被遮擋的丟失特征向量判別函數(shù)，僅利用未遮擋部分的局部特征計(jì)算待識(shí)別目標(biāo)和模型的整體相似度，可以從單幅線圖識(shí)別部分遮擋的平面多邊形狀物體。局部不變量具有仿射不變性，解決了現(xiàn)有識(shí)別方法只適用于剛體變換和相似變換的問題。相似性函數(shù)和丟失特征判別函數(shù)綜合考慮了噪聲和遮擋帶來的影響，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該識(shí)別算法對(duì)遮擋和噪聲都不敏感。 本文提出了仿射投影下二維曲線的匹配方法。給出了NRLCTI碼的定義?；?/p>

4、NRLCTI碼可以初步匹配目標(biāo)和模型輪廓上的關(guān)鍵特征點(diǎn)，解決了窮盡搜索法尋求特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高費(fèi)率和低效率問題。提出了一種以Frobenius范數(shù)為基準(zhǔn)，基于特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)估計(jì)出最佳仿射變換矩陣的方法，設(shè)計(jì)了一種新的算法匹配目標(biāo)和模型輪廓曲線上的每子段曲線，解決了用特征點(diǎn)表示曲線的不唯一性問題。提出了一種從單幅線圖識(shí)別二維曲線的算法，用物體分解法把封閉的輪廓分段，通過對(duì)每子段曲線的識(shí)別實(shí)現(xiàn)對(duì)整條曲線的識(shí)別，解決了用多邊形近似曲線的不準(zhǔn)確性問題。

5、給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 本文提出了一種新的匹配部分遮擋曲線的算法。根據(jù)關(guān)鍵特征點(diǎn)將輪廓曲線分段，匹配目標(biāo)和模型輪廓曲線上的每子段曲線。提出了一種穩(wěn)定的Hausdorff距離(簡(jiǎn)稱RHD)，RHD綜合考慮了出格點(diǎn)和遮擋的影響，能夠勝任有遮擋和噪聲的曲線的匹配?；赗HD測(cè)量目標(biāo)和模型特征點(diǎn)集的匹配程度，估計(jì)仿射變換矩陣，解決了仿射變換下部分遮擋曲線的匹配問題。估計(jì)仿射變換矩陣采取了同類點(diǎn)匹配的原則，大大減少了搜索空間，提高了效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)

6、果表明：該算法簡(jiǎn)單有效、抗噪聲能力較強(qiáng)，在有比較大的遮擋情況下仍有效。 本文詳細(xì)分析了T型節(jié)點(diǎn)與遮擋的關(guān)系，提出了多目標(biāo)場(chǎng)景線圖存在遮擋的判斷定理；給出了基于線圖標(biāo)記技術(shù)分割線圖的新方法；給出了基于標(biāo)記技術(shù)補(bǔ)全T型節(jié)點(diǎn)附近的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一些規(guī)則；仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：正確恢復(fù)出線圖互遮擋部分的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，線圖的識(shí)別率得到了明顯提高。提出了以識(shí)別出的模型作為知識(shí)引導(dǎo)，校正重建出物體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法。 本文采用屬性關(guān)系圖(ARG)表

7、示平面立體和線圖。提出了一種仿射變換下從單幅線圖識(shí)別部分遮擋的平面立體的方法，在匹配待識(shí)別線圖與模型結(jié)點(diǎn)之前，先用拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行候選模型的篩選，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：大大提高了識(shí)別的效率，不僅能識(shí)別不同形狀的目標(biāo)，而且能把拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同，但各部分大小、比例不相同的目標(biāo)區(qū)分開。 本文研究了工業(yè)零件中常用的兩種特殊曲面立體存在遮擋的識(shí)別方法。對(duì)于端截面形狀復(fù)雜(關(guān)鍵特征點(diǎn)較多時(shí))的曲面立體，匹配端面曲線；對(duì)于包含有一系列橢圓的端截面，選用共