[發明專利]基于文檔圖像的圓弧分割方法

有效

• 申請號: 201310700137.3
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103679731A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 王軒;張自力;于成龍;李鑫鑫;張加佳;劉猛;趙海楠;李曄;漆舒漢;關鍵;張江濤;劉博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 張立娟

技術領域

本發明涉及圖形分割，尤其涉及文檔圖像的圓弧分割。

背景技術

對文檔圖像的矢量化和數字化是信息時代的趨勢，而圖形識別是文檔圖像中的一個關鍵問題。只要能正確識別文檔圖像的內容就能處理很多文檔圖像。圓弧作為文檔圖像中很常見的一種形狀，卻是圖形識別中的一個難點。快速準確的實現圓弧分割對處理文檔圖像有重要意義。

圓弧識別與圓弧分割的區別：

圓弧識別：只需知道這個形狀是一個完整的圓或者部分圓就可以了。不需要求出其半徑大小，圓心坐標，和線寬。

圓弧分割：首先需要知道這個形狀是一個完整的圓或者是部分圓。如果是完整的圓，需要準確求出其圓心坐標，半徑，和線寬。如果是部分圓，不僅需要準確求出其圓心坐標，半徑，和線寬，還需要準確求出這個部分圓的起始角度和終止角度。

在圖像處理中，霍夫變換經常被用來對圓弧的識別，但是當圖像的內容比較復雜時霍夫變換的分割效果非常差，而且該方法時間復雜度很高。各種改進的骨架方法也被用來分割圓弧，但是由于骨架方法的先天缺陷，這些方法分割出來的效果并不理想。因此，需要提出新的分割圓弧的方法。

發明內容

信息時代的到來讓各種資源的數量激增，如何快速高效的傳輸和存儲這些資源是一個亟需解決的問題。將紙質文件轉成電子文件來建造數字圖書館，使之便于管理，存儲和傳輸。通過將工程圖紙文件，轉換為電子文件可以構造三維模型。本發明提出的方法就是將包含各種圖形的紙質文件，如建筑圖紙，電路設計圖，電氣設計圖等，轉成矢量的形式存進計算機，以方便以后的文檔管理和構造三維模型。其中對圓弧的分割是一個難點問題。如果能有效的分割圓弧將在很大程度上提高文檔圖像矢量化的質量。

為了解決現有技術中問題，本發明提供了一種基于文檔圖像的圓弧分割方法，包括如下步驟：

步驟1）確定圓弧的參數：

首先需要找到圓弧上至少3個點，然后利用這些點計算圓弧的參數。其方法如下：逐行掃描圖像，當遇到一個黑色像素點A時，以該點為圓心，利用兩個固定長度的值為半徑，畫兩個同心圓，此處的固定長度，選擇的是兩個不同數值的長度，這兩個同心圓與周圍的線段相交得到至少3個交點，如果只有兩個交點，則將該A點舍棄，繼續掃描，直到滿足有至少3個交點為止；去除噪聲點；用包括A點在內的被保留的點求出圓心坐標和半徑；

步驟2）利用對稱軸校正步驟1）中的參數：

在水平方向同時采用三條線掃描，在垂直方向上同時采用三條線掃描，如果三條掃描線同時遇到黑色像素點，并且三點所在的同一條直線都是黑色，則該線可能就是一條對稱軸，將該對稱軸的坐標存下；

結合步驟1）求得的圓弧參數的信息，如果將某條對稱軸的坐標代入圓方程時求得誤差較小，則用此坐標取代圓心坐標對應的坐標；

步驟3）判斷是完整圓還是部分圓：

按照固定角度并且滿足圓方程的原則來生成一些點，然后再來判斷這些點的像素值：

采用只生成一部分點的策略，并且將這些點分布在圓周上，如果這些都是黑色像素，則該圓弧就是完整圓；如果這些點中就一部分是黑色像素，則該圓弧是部分圓，需要進一步求出其起始角度和終止角度。

作為本發明的進一步改進，步驟1）消除噪聲點方法如下：

第一種策略是根據線寬來去掉這些噪聲點：

在一條線或圓弧中，如果這些交點所在的線寬與A點所在的線寬是不同的，則將這些點去掉；

第二種策略是利用連續性來去除噪聲點：

以A為源點向兩邊擴張，如果新加進的點和以前點形成的線段不是全黑色的點，則新加進的點必須去除，否則可以保留這個新加進的點；

第三種策略是利用與內圓形成的兩個交點連成的直線必須在A點和與外圓的交點之間；

只有同時滿足以上三種策略的交點才會被保留下來。

所處理的圖像是二值圖像，背景是白色，前景是黑色。

作為本發明的進一步改進，步驟2）中，三條線優選利用以下方法確定：設待掃描圖像的長度或者寬度為L，中間一條掃描線為L/2處，另外兩條掃描線距離中間這條掃描線的距離為。

作為本發明的進一步改進，步驟3）中，進一步求出其起始角度和終止角度，方法如下：首先求出圓周上白色像素和黑色像素的分界點，這個分界點只是一個比較粗略的值，在這個點的附近需要再次生成密集的點，再一次求得的值才是該圓弧的起始角度或者終止角度。