基于局部图像特征的图形提取和识别技术-研究

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1、广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相关知识产权属广西大学所有。除己注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个小和集体，均已在论文中明确说明并致谢。论文作者签名：参爿文岬年多月巧日＼一学位论文使用授权说明本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容；按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，

2、并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。请选择发布时间：／囱即时发布口解密后发布(保密论文需注明，并在解密后遵守此规定)论文作者签名墨．弋导师签r-西大掌硕士掌位论文基于局部图像特征的图形提取和识别技术研究1．1问题的提出第一章绪论我们现在所处的这个时代，计算机已经广泛普及，信息技术也在以几何级的速度在高速发展，图像已经成为人们日常生活中处理数字信息时不可或缺的重要载体。图像中包含的信息远比文字要来的丰富，图像对于文字，可以用“一图胜千言"这句话来概括，如何挖掘图像中蕴涵的

3、信息是一项极具挑战性的研究工作。图像识别的相关研究中，识别的过程主要分为图像特征提取和特征计算匹配两大部分，这两方面的研究涉及了计算机图形学、计算数学、模式识别等多方面的学科理论。图像中的图形特征比较符合人类视觉的认知习惯，一直是图像识别和检索相关研究中的重点领域，并在许多领域有着广泛的应用，例如字符识别、工业零件识别、商标识别以及地图边界和海岸线识别、航空照片中景物轮廓的识别、雷达图像轮廓的分析等，图形特征识别具有重要的研究和应用价值。目前在许多图形识别的相关研究中，图形特征描述有傅立叶描述子n，、Freeman链码表示法u。、Blum图形骨架法⋯和不变矩特征描述子n3

4、等。在这些图形描述子中，不变矩特征不变矩特征图形描述子在一定范围的平移、缩放和旋转等条件下具有近似不变的优点，适用范围较广，可以用于描述2D图形特征(包括基于区域的图形特征和基于轮廓的图形特征)和3D图形特征，甚至可被用来作为图形局部线段的特征描述。目前不变矩有标准矩、复数矩、正交矩等几种类型，典型的代表有Hu矩n1、Hermit-Gaussian矩控3、契比雪夫矩口1等，其中Hu矩是最早提出的不变矩特征，目前仍被广泛应用于图形图像的识别处理。由于图像识别的影响因素较多，如背景、光照变化等，对实际应用有较多的限制，要对图像中的图形特征做识别，在以不变矩特征做图形特征描述子

5、的基础上，还需要提取出图像中图形的相关特征区域来提高识别的精度。广西大学计算机图形图像实验室对图形识别这一课题进行了深入研究，考虑到许多实际应用中图形匹配的问题均与图像相关，本文取静态图像中基于区域的图形作为研究对象，研究重点放在图像特征区域的提取处理上，力求使提取出图像的区域能具备一定的图形语义特征并作为识别参考依据。主要研究的问题是图像中与特征区域相关的灰度属性和颜色属性是否存在直观的约束条件，以及在此基础之上如何对图像特征域进行提取，提取的特征区域以Hu矩做特征描述是否能满足识别要求。1．2图形识别匹配研究发展现状图形识别的关键问题是采用何种方式描述图形，不同的图形

6、特征采用不同的匹配的方式。早期的研究比较侧重于对图形轮廓上几何特征信息的提取Ⅲ，目前较多的研究则比较侧重于从图像局部区域挖掘图形的相关信息。广西大学硕士掌位论文基于局部图像特征的图形提取和识别技术研究1．2．1基于图形轮廓特征的匹配在图形轮廓特征信启、方面的研究有图形边界序列串匹配、图形划分、图形骨架特征提取或者多边形拟合等。图形边界序列串匹配Ⅲ方法本质是对各自图形中提取的轮廓特征点(一般是取曲率较大和曲率变化较大的点)之间所存在的几何关系提取为某个数组序列，通过数组序列的匹配来完成图形相似度的匹配计算，比较典型的代表为Freeman链码。Freeman链码是一种基于边界

7、曲线链码描述的方法，该方法对图形边界上任意一点的4一相邻点或8一相邻点方向做固定编码，图形边界由这些编码串组成，这样图形的匹配便可转变成串匹配的处理，这类方法受图形边界变形影响较大。图形划分则取三角形嫡3和凸多边形哺3为基本元素对图形进行划分，经过划分后任意图形均可转变成三角形和凸多边形所构成的集合，三角形和凸多边形的特征较易描述，从而简化了图形匹配的复杂度。这类方法匹配的精度与划分的细度成正比。多边形拟合口，较多采用贝兹曲线或者B一样条曲线来拟合图形，在提取起始控制点的基础上，通过不断迭代计算生成新的控制点，使拟合曲线与图形