形狀匹配及其在剪紙中的應(yīng)用研究.pdf

1、圖像是表現(xiàn)信息的一種直觀有效的形式，已廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)中。形狀是圖像中目標(biāo)的基本內(nèi)在特性，可以看成是目標(biāo)的輪廓，是用于目標(biāo)識(shí)別的重要特征。形狀匹配問題包括形狀描述和形狀匹配，是計(jì)算機(jī)視覺和模式識(shí)別中最基礎(chǔ)的研究內(nèi)容之一，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到目標(biāo)識(shí)別、基于內(nèi)容的圖像檢索、文字識(shí)別、醫(yī)療診斷等很多方面。由于形狀匹配許多理論和技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)，因而通用的理論和技術(shù)較少。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用，研究具體的形狀匹配算法，既可達(dá)到解決問題的目的，又可豐

2、富模式識(shí)別技術(shù)。 研究了形狀描述方法和匹配算法，提出了一種新的形狀描述子，實(shí)現(xiàn)了基于邊界角點(diǎn)特征的形狀匹配算法，通過理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證算法的可行性和有效性，并實(shí)現(xiàn)了其在剪紙圖像檢索系統(tǒng)中的應(yīng)用。主要進(jìn)行了如下四個(gè)方面的工作： (1) 形狀描述子的表示研究。 形狀描述是形狀匹配的基礎(chǔ),直接影響目標(biāo)匹配結(jié)果的正確性。通過分析典型的形狀描述方法，提出了一種新的幾何特征描述子，即區(qū)域長軸的兩端點(diǎn)與重心所成的夾角。證明

3、了該描述子具有平移、旋轉(zhuǎn)和伸縮不變性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明新描述子可以有效描述不同形狀的差異。 (2) 基于界限圈算法的剪紙圖像匹配算法。 結(jié)合剪紙圖像形狀簡潔、棱角鮮明等特征，提出了一種基于角點(diǎn)特征的界限圈匹配算法。用邊界的角點(diǎn)與區(qū)域重心的相對(duì)位置關(guān)系來描述目標(biāo)形狀，對(duì)參考圖的每個(gè)角點(diǎn)建立界限圈，利用待匹配圖中的角點(diǎn)落入?yún)⒖紙D中每個(gè)界限圈內(nèi)的情況來判斷兩圖角點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并給出相似性度量方法。該算法不受平移、旋轉(zhuǎn)和伸縮等因素影

4、響，對(duì)誤差控制較為魯棒，適用于簡單剪紙圖像的匹配檢索。 (3) 基于幾何散列法的剪紙圖像匹配算法。 對(duì)于現(xiàn)實(shí)中較為復(fù)雜的剪紙圖像，根據(jù)幾何散列匹配算法，采用圖像中的兩個(gè)特征點(diǎn)作為基底，改進(jìn)不變量坐標(biāo)計(jì)算，應(yīng)用極坐標(biāo)對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行描述，并建立了散列函數(shù)，通過構(gòu)造鏈?zhǔn)缴⒘斜淼姆椒ㄓ行У亟鉀Q了地址沖突問題，減少了算法的計(jì)算量。該算法具有較好的處理各種幾何變換下或只有局部圖像相似的圖像匹配能力，適用于復(fù)雜剪紙圖像的匹配檢索。

5、 (4)剪紙圖像檢索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 剪紙是我國歷史悠久的傳統(tǒng)民間藝術(shù)之一，建立了剪紙圖像形狀特征庫，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于本文匹配算法的剪紙圖像檢索系統(tǒng)，提供了多種檢索類型并實(shí)現(xiàn)對(duì)剪紙圖像庫的有效管理。實(shí)驗(yàn)所用的剪紙圖像均為掃描剪紙相關(guān)書籍得到，通過對(duì)各種剪紙圖像進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性，結(jié)果表明： (1) 新的幾何特征描述子具有平移、旋轉(zhuǎn)和伸縮不變性，對(duì)多數(shù)不規(guī)則圖形有較好的區(qū)分度； (2)