完整和部分遮擋物體的識別機(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、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，識別的目的就是要根據(jù)二維圖像中隱含的信息識別出三維物體。 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別算法；提出一種新的以面作為匹配基元從單幅軸測圖和透視圖識別平面立體的方法。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，對噪音不敏感。相對于其它的識別算法，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)算待識別目標(biāo)和模型的整體相似度，可以從單幅線圖識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)果表明該識別算法對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，通過對每子段曲線的識別實(shí)現(xiàn)對整條曲線的識別，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，線圖的識別率得到了明顯提高。提出了以識別出的模型作為知識引導(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別部分遮擋的平面立體的方法，在匹配待識別線圖與模型結(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：大大提高了識別的效率，不僅能識別不同形狀的目標(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別方法。對于端截面形狀復(fù)雜(關(guān)鍵特征點(diǎn)較多時(shí))的曲面立體，匹配端面曲線；對于包含有一系列橢圓的端截面，選用共