手繪幾何圖形的識別方法
2023-06-20 05:15:51 1
專利名稱：手繪幾何圖形的識別方法
技術領域：
本發明涉及用於識別手繪圖形的識別方法。
背景技術：
手繪幾何圖形的識別技術，在一些草圖系統中能起到很好的輔助作用，該技 術是以滑鼠或者其他輸入工具，利用計算機進行繪圖，並對一些粗糙的幾何圖 形進行識別重畫出標準的幾何圖形來。
目前常用的手^^幾何圖形識別方法主要有以下幾類
1、 統計方法，基於圓錐曲線方法的線性最下平方匹配法，能實時分類手繪 筆畫、識別直線、橢圓弧和圓角；
2、 模糊推理方法，用模糊邏輯和模糊知識，從草圖的位置、方向、速度和 加速度捕獲繪圖者的意圖，實現草圖識別；
3、 幾何方法，把手繪草圖作為整體進行識別，需要進行平滑處理，提取圓 弧，識別節點，分解出直線段等步驟；
4、 神經網絡方法，通過提取圖素幾何形狀的內角特徵，用二進位突觸的權 重算法BSW進行識別。
上述用於識別的方法都需要建立大量的資料庫，進行分析識別的步驟比較繁 瑣，在識別簡單的封閉幾何圖形時，尤其是草圖繪製中，多數情況下只需要識 別比較筒單的封閉幾何圖形，但也要預先設置較大的資料庫，佔有資源，利用 效率不高。
發明內容
本發明的目的是提供一種可以快速識別簡單封閉幾何圖形的手繪幾何圖形 的識別方法。
本發明的技術解決方案是 一種手繪幾何圖形的識別方法，它包括以下步
驟
a、書寫開始時，沿手繪幾何圖形走向順序保存採樣曲線的點序列，並從 該點序列中選擇來樣點保存，採樣點包括起點和終點；
b、書寫結束時，從採樣點中選擇採樣曲線轉折處的採樣點作為特徵點保
存，所述特徵點包括起點和終點；
c、逐步從起點至終點分析保存的特徵點，判斷是否可構成由所有特徵點為 頂點的幾何圖形，如是，則連接所有特徵點，輸出對應的幾何圖形，若否，則 輸出保存的採樣曲線。
各種圖形的基本元素就是點，線由點組成，各種圖形可以看成是由不同的 線組成，用滑鼠等輸入設備手繪圖形書寫時，保存手繪圖形的點序列，可以在 無法識別時輸出原始圖形，取出採樣點以便減少計算量，通過分析特徵點識別 簡單幾何圖形，可以減少資料庫容量，加快識別過程，系統資源佔用少，利用 率提高。
步驟b中，分析在相鄰兩個特徵點之間的各採樣點中距兩個相鄰特徵點間 連線的距離，取距離最遠的採樣點作為特徵點，順序獲取全部特徵點。通過特 徵點來判斷識別圖形，可以減少運算量，快速識別簡單幾何圖形，有利於提高 識別速率。
步驟b中，具有設定值，分析採樣點距兩個相鄰特徵點間連線的距離大於 設定值的作為特徵點保存。避免將全部採樣點取出，進一步提高識別速度。
步驟c中，特徵點為兩個，輸出直線；特徵點為三個，輸出角；特徵點為 四個，且起點和終點重合，輸出三角形；特徵點為五個，且起點和終點重合， 輸出四邊形，分析四邊形的兩對對邊的斜率，以及對邊與水平軸的夾角，當斜 率接近且與水平軸夾角接近90度和G度的，輸出矩形，當斜率接近的，輸出菱 形；特徵點超過五個，分析連接全部特徵點的多邊形的內角和，當該內角和與 相應邊數的突多邊形內角和接近時，輸出橢圓形。
本發明的優點是無需事先建立資料庫，節省系統資源，識別迅速，利用 率提高。
附圖1為本發明識別方法的流程示意附圖2為本發明識別方法中特徵點的分析示意附圖3為手繪直線圖形；
附圖4為識別後的直線圖形；
附圖5為手繪角圖形； 附圖6為識別後的角圖形； 附圖7為手繪三角圖形； 附圖8為識別後的三角圖形； 附圖9為手繪的四邊形； 附圖10為識別後的矩形； 附圖11為手繪的四邊形； 附圖12為識別後的菱形； 附圖13為手繪的橢圓； 附圖14識別後的橢圓。
具體實施方式
實施例
參閱圖1: 一種手繪幾何圖形的識別方法，整個過程可以分成三個步驟(1 )、 得到圖形中要參加分析的採樣點；(2)、根據採樣點分析特徵點；(3)、根據特 徵點進4f識別。
下面具體對每個步驟進行分析
(1)、當滑鼠按下後抬起時，將採樣曲線的點序列保存到資料庫中的 m—poi nt、 m_pointsVec模塊中。這是因為當手繪圖形並不能識別成一個幾何圖 形時，我們就要恢復原始手繪圖，所以我們把所有點都保存起來了 。 m一pointsVec 模塊中保存的是每隔一段距離取的點，間隔的距離值可以根據精度需要來自行 設定，其中在能識別為封閉幾何圖形時，起點和終點距離很近，這樣就把終點 的值直接設置成了起點的值，這樣操作起來就更方便、更人性化。
(2)、在滑鼠彈起時就開始進行特徵點的選取，其分析原理參見圖2所 示的採樣曲線，將第一個和最後一個採樣點連成的直線段用ab標記，計算出曲 線中的點離直線ab最遠的採樣點即為此曲線的一個折點，也即特徵點，用c來 標記，這樣就得到了 2個新的直線段ac和cb,在通過計算對應採樣曲線上的採 樣點到這兩天直線段的距離來得到新的採樣點，重複上述方法，就能把所有的 特徵點找出來。需要注意的是，取出的特徵點應該在分別在一個範圍內，否則 到最後就把採樣曲線上所有釆樣點取出來了，沒有任何意義，本發明中給出一
個"i殳定值，當採樣曲線上的採樣點到直線^段的距離大於該i殳定^f直時，才作為特 徵點取出，否則就不處理該採樣點。本實施例中，這個設定值可以是整個曲線 段的高或者寬的某一比例值，設定為比例值也是為了適應不同大小的手繪圖形 的識別需要。
具體分析過程中使用如下的遞歸函數計算，由於取出的特徵點的順序對於識
別非常重要，故需要考慮特徵點的順序問題，所以函數需要這樣描述 Cross (int left, int right)
Cross (left, tmp);
m一pointCross. push—back(maxPoint); Cross(tmp， right);
其中參數left, right均為pointsVec中採樣點的索引，corss的具體計算描 述如下
首先檢查pointsVec [I eft], pointsVec[r ight]之間是否還有採樣點，如果 之間沒有採樣點，就沒有找特徵點的必要，返回；否則就計算出之間的採樣點 中距po i ntsVec [ I eft] , po i ntsVec [r i ght]連成的線段距離最大並且滿足距離大 於設定值的採樣點，記下該採樣點點的索引，用變量tmp保存。然後計算 Cross (left, tmp)， 保存該點 m—pointGross. push—back (maxPoint)， 向量 m_poi ntGross保存的就是得到的特徵點。再計算Gross (tmp, r i ght)。這個順序 就保證了特徵點是按順序存儲的。
在本步驟中，對特徵點的計算就是計算出該點到直線^L的距離，然後和一個 設定值比較，大於就留下，否則就繼續。這個設定值直接影響到識別的程度， 因為特定值越小特徵點取的越多，很多應該忽略的特徵點就保存了，這樣很多 應該識別的圖形就無法識別，取出的特徵點太少也就會在圖形的區分上出現問 題。例如將平行四邊形識別成橢圓等。
(3)、對圖形的識別。衝艮據特定幾何圖形的頂點數來確定。如圖3、 4所示， 手繪圖形有2個特徵點，識別為直線。如圖5和6所示，手繪圖形3個特徵點， 識別為角。如圖7和8所示，手繪圖形有4個特徵點，但起點和終點重合，就
識別為三角形。手繪圖形中有5個特徵點時就是四邊形，如圖9和圖10所示， 起點和終點接近，視為重合，根據4點得到四邊形的4邊，計算兩對對邊的斜 率大小是否差不多，同樣需要將斜率值大小控制在一定範圍內，如果兩對對邊 斜率差不多，而且兩對邊分別與水平軸的夾角都接近90度和0度，就識別為矩 形，重新設置4個頂點使重繪後為一個矩形。如圖11和圖12所示，如果只是 兩對對邊斜率差不多，就識別為菱形，重新計算設置4點值重繪菱形。如圖13 和圖14所示，對與大於5個特徵點的手繪圖形只考慮是否識別為橢圓，這裡用 的識別方法是把這些頂點順序組成一個多邊形，通過計算該多邊形的內角和， 判斷由特徵點連接成的多邊形是否為突多邊形。通常在一個橢圓上循序取出幾 點，順序連接後必然是個突多邊形，因此，利用此原理來識別手繪圖形是否為 橢圓。根據突多邊形的內角和為(n-2) *180 ( n為邊數)進行比較多邊形的內角 和，反推該多邊形是否為突多邊形。
權利要求
1、一種手繪幾何圖形的識別方法，其特徵在於它包括以下步驟a、書寫開始時，沿手繪幾何圖形走向順序保存採樣曲線的點序列，並從該點序列中選擇採樣點保存，採樣點包括起點和終點；b、書寫結束時，從採樣點中選擇採樣曲線轉折處的採樣點作為特徵點保存，所述特徵點包括起點和終點；c、逐步從起點至終點分析保存的特徵點，判斷是否可構成由所有特徵點為頂點的幾何圖形，如是，則連接所有特徵點，輸出對應的幾何圖形，若否，則輸出保存的採樣曲線。
2、 根據權利要求1所述的手繪幾何圖形的識別方法，其特徵在於步驟b中， 分析在相鄰兩個特徵點之間的各採樣點中距兩個相鄰特徵點間連線的距 離，取距離最遠的採樣點作為特徵點，順序獲取全部特徵點。
3、 根據權利要求2所述的手繪幾何圖形的識別方法，其特徵在於步驟b中， 具有設定值，分析採樣點距兩個相鄰特徵點間連線的距離大於設定值的作 為特徵點保存。
4、 根據權利要求1、 2或3所述的手繪幾何圖形的識別方法，其特徵在於 步驟c中，特徵點為兩個，輸出直線。
5、 根據權利要求l、 2或3所述的手繪幾何圖形的識別方法，其特徵在於 步驟c中，特徵點為三個，輸出角。
6、 根據權利要求l、 2或3所述的手繪幾何圖形的識別方法，其特徵在於 步驟c中，特徵點為四個，且起點和終點重合，輸出三角形。
7、 根據權利要求l、 2或3所述的手繪幾何圖形的識別方法，其特徵在於 步驟c中，特4正點為五個，且起點和終點重合，輸出四邊形。
8 、 根據權利要求7所述的手繪幾何圖形的識別方法，其特徵在於步驟c中， 分析四邊形的兩對對邊的斜率，以及對邊與水平軸的夾角，當斜率接近且 與水平軸夾角接近90度和0度的，輸出矩形，當斜率接近的，輸出菱形。
9、 根據權利要求1、 2或3所述的手繪幾何圖形的識別方法，其特徵在於 步驟c中，特徵點超過五個，分析連接全部特徵點的多邊形內角和，當該 內角和與相應邊數的突多邊形內角和接近時，輸出橢圓形。
全文摘要
本發明公開了一種手繪幾何圖形的識別方法，它包括以下步驟a.書寫開始時，沿手繪幾何圖形走向順序保存採樣曲線的點序列，並從該點序列中選擇採樣點保存，採樣點包括起點和終點；b.書寫結束時，從採樣點中選擇採樣曲線轉折處的採樣點作為特徵點保存，所述特徵點包括起點和終點；c.逐步從起點至終點分析保存的特徵點，判斷是否可構成由所有特徵點為頂點的幾何圖形，如是，則連接所有特徵點，輸出對應的幾何圖形，若否，則輸出保存的採樣曲線。本發明的優點是無需事先建立資料庫，節省系統資源，識別迅速，利用率提高。
文檔編號G06T11/80GK101393648SQ20081019899
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月7日 優先權日2008年10月7日
發明者楊阿奇, 陳先志 申請人:廣東威創視訊科技股份有限公司