一种基于仿射不变量的符号识别方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103258200A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103258200103258200A(43)申请公布日2013.08.21(21)申请号201310071948.1(22)申请日2013.03.07(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市凌工路2号(72)发明人贾棋樊鑫罗钟铉田晓宇刘宇(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人梅洪玉(51)Int.Cl.G06K9/46(2006.01)G06K9/20(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称一种基于仿射不变量的符号识别方法(57)摘要本发明属于计算机视觉领域，涉及到一种基于仿射不变量符号识别方法。首先，对目标符号求取凸包并构造一系列与符号轮廓相交的直线，通过引入特征比这一仿射不变量求出对应直线上的特征比值；然后，将特征比值依次组合成一个特征向量，并将该向量表示成一系列的特征比谱；最后，通过DTW算法比较特征比谱间的距离得出符号间的相似度，从而进行符号识别。实验表明，本方法不仅对严重的仿射变形有较高的识别率，对相似度较高的符号也有很好的区分效果。CN103258200ACN103258ACN103258200A权利要求书1/2页1.一种基于仿射不变量的符号识别方法，其特征包括以下步骤，步骤1：对原始符号利用边缘检测的方法提取轮廓；步骤2：对符号轮廓提取凸包；步骤3：在凸包上进行均匀采样，采样点数为n；采样点顺时针标号为p1,p2,...pn；步骤4：计算符号与直线相交处的特征比值步骤4-1：取凸包上任一点pi为起始点，按逆时针方向与轮廓上其余点pi-1,pi-2,...,p1,...,pi+1依次相连，共产生n-1条直线；pi与pj相连的直线记为<pi,pj>；步骤4-2：计算与向量平行的单位向量并计算与向量垂直的单位向量，使其满足；步骤4-3：对待识别符号上任一轮廓点，若q满足则q是直线<pi,pj>与符号轮廓的一个交点；步骤4-4以pi,pj作为基本点，设直线<pi,pj>与符号轮廓相交的坐标点集为qs={q1,q2,...,qm}；步骤5：计算符号在直线<pi,pj>处的特征比值；2设u,v∈IP是射影平面中的两点(或两直线)，q1,q2,...,qk是直线(u,v)上的k个点(或通过点<u,v>的直线簇)，则存在实数使qi=aiu+biv,i=1,2,...,k，称比值为点q1,q2,...,qk关于基本点(或直线)(u,v)的特征比；步骤6：重复步骤4和步骤5，将与点pi相连的所有n-1个采样点的特征值计算完毕；将所有特征值组合成一个特征向量，称为特征比谱CHRS(character-ratiospectra)；则点pi的特征比谱表示为CHRS(pi)={CHR(pi,pk),k=i-1,i-2,...,1,...,i+1},pk表示从pi-1开始的凸包上绕逆时针方向除pi之外的任一采样点；步骤7：设X为未知符号目标，xs={x1,x2,...,xM}是其轮廓上的采样点集；设T为某模板符号目标，ts={t1,t2,...,tN}是其轮廓上的采样点集；X上任一轮廓点xi的特征比谱简写为CHRS(xi)={xi,u=CHR(xi,xu)|u=i-1,i-2,...,1,...,i+1}；T上任一轮廓点tj的特征比谱简写为CHRS(tj)={tj,v=CHR(tj,tv)|v=j-1,j-2,...,1,...,j+1}；步骤7-1利用公式(1)计算采样点xi和tj的特征比谱的距离：其中c(u,v)的计算方式为，当(u=1,v=1)时，DTW(u,v)=c(0,0)，其余情况的计算方式如公式(2)所示；2CN103258200A权利要求书2/2页步骤7-2重复步骤7-1，计算符号X的任一轮廓采样点与模板符号T的任一轮廓采样点的特征比谱的距离；并建立下表1：表1查询符号与模板符号的DTW距离表步骤8.在未知符号的轮廓采样点集xs中选定一个采样点，如表1中x1,同样从模板符号的采样点集ts中选择一个采样点tk，k=1,...,n，将x1与tk对齐作为起始点，对它们顺时针方向上的其他点利用公式(3)作DTW比较，如表1中的DTW距离匹配表；公式中i=1,2,...,M,j=1,2,...,N；当i=1,j=1时，DTWk(i,j)=DTWdist(x1,tk)，ck(i,j)=DTWdist(Xi,T(j+k)modN)；当k=1时，表1中的灰色背景部分即为匹配的子表；步骤9：由公式(3)，当X1与Tk对齐时,X与T的距离记为distk(Q,T)=DTWk(M,N)；经过N次DTW比较，可以计算出X和T之间的距离为