细化畸变节点形态分析及修正策略研究

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1、第9卷第6期计算机辅助设计与图形学学报VoI．9．No．61997年11月J．CAD＆CGNOV．，19970一QS细化畸变节点形态分析及修正策略研究霍宇翔丁宇陈耘金龙周兆英——(清：；仪器与机械学系北京100084)摘要基于⋯籼理算法舡⋯⋯一种目前的细化过程畚在节点处产生畸变而导致最皇}的识别率较低：本文对细化后畸变节点开j态进行了潭凡地分析、讨论了产生畸变的原因，并提出了有效地押制细化后节点畸变的修正1引言细化后的图形中普遍存在的节点处的畸变直接导致了细碎矢量和断线的产生。通过对细化过程的分析

2、发现，从细化算法本身无法根除这种畸变，因此只有在后续过程中作相应处理。一种常用的方法是先容忍这些畸变的存在，进行单连通跟踪与数据拟舍，可以得到许多短矢量，再对这些短矢量进行后处理，按照一定规则合并短矢量以得到长矢量但是，在后处理阶段去处理细化畸变已经有点晚了，因为细化之后的每一步处理均会引入误差，细化后的图形到后处理阶段时，畸变已经被逐级放大，很多地方难以恢复出原始信息。而且，对于短矢量的后处理，需要构造一种复杂的数据结构来表达这种图形关系。原则上，应该以“图这种数据结构来表示，但图的构造与操作均

3、是很复杂的，软件实现中有很大的难度。所以实用系统多是用二叉树或用链表来近似地表示矢量连通关系即使这样．后处理操作仍然很复杂。因而，有相当的问题看起来似乎很简单，却解决不了。通过深入研究细化后的节点畸变情况发现，节点的畸变情况是有规律可寻的。本文提出在细化后先对节点进行修正，使之准确地表达线段的相交关系，合并分裂的节点，并在此基础上改进矢量跟踪与数据拟合算法．可以从很大程度上抑制细碎矢量的产生，而且减小了后处理阶段的压力，使整个流程中的数据结构简化而易于实现。2细化中节点畸变的产生及其形态分析细化中

4、节点畸变是在逐层剥离过程中产生的，主要发生在线段的交点即节点处。图1表示一个交叉点经过l、3、5次细化迭代后的结果细化过程中，斜线由于各个象素点的邻1996—03—12收稿．1997o3i7收到修改槁霍宇翔，9教授，主要从事干工程图纸矢量化处理以及网络数据库管理等方面的工作丁宇，博士生，研究方向为工程图纸矢量化处理。陈耘，硕士生，主要研究方向为工程图纸矢量化处理等6期霍字翔等：细化畸变节点形态分析及修正莆略研究II’-__(b)三次选代(c)五次造代一图1细化中节点畸变的过程域数少于水平／垂直线，

5、水平／垂直线与斜线被剥离的速度是不一致的，斜线被剥离的速度快。在一次造代后，斜线线宽从原来5个象素宽细化为3个象素宽，而垂直线仅有一层象素被剥离；第三次迭代后，斜线主干就基本上仅有一个象素宽而垂直线尚有4层象素有待细化；第五次迭代后，原来垂直线与斜线的一个交点已经向丽个相反方向偏离，分裂成两个交点了．见图l(c)。即使是三叉点，由于斜线很快细化到位，而水平／垂直线细化时剥离遍数多，斜线与直线交点处会偏离理想位置，斜线变成两段折线。从细化的定义上看，这种畸变是不可避免的。因为细化过程要得到的骨架应大

6、致位于原始图形的中轴上。虽然在线段内中轴线可以反映原始图形状，但在线段交接的节点处，骨架往往不能反映图形的原来形状。对于多线段相交得到的五叉或六叉节点处，细化后节点分裂的更严重，往往衍生出数个节点，图2示例了几种节点畸变情况。J(b)四分叉

7、弥补上面所出现的问题，有人提出了如下修正节电畸变的方法(见图3)，以节点①和②为圆心．r为半径画图，若两圆有交叉，则①点与②点为一个点，否则不进行合并，认为存在两个节点，这种方法比文献[1]中所描述的处理方法改进了不少，但它也存在较严重的缺陷。首先，该圆的半径难以确图3圆切法节修正示例定，若取小了，该台并的点不能台并，仍然会在最终的矢量图中产生较多不应有的断线，若半径取的较大，则会产生一些错误的结果，把不应合并的点台并在一起，出现误识别．因此该方法在实用上存在许多问题。(2)固定视口节点修正：在实

8、际中应用视口1概口2中．为了校正节点的畸变，在节点处取一固定视口，如图4所示，根据视口各边线的出口情况来确定直节点各线的连通情况。如图4，若取视口1．该视口有3个出口，由此可认为该节点为三叉点．若取比视口1大的视口2，该视口@＼有4个出口，则可制定①、②两个节点是由细化畸变所造成的，应为一个四叉点．由此可通＼4过图象处理的方法将其校正为一个四叉点，若图4固定视口节点修正示倒取视口2所处理得到的结果与实际情况是一致的。由以上分析可以看出，固定视口的适用性较差，从实际使用上来讲，无法找