[發明專利]一種平面幾何形狀的識別方法

在審

• 申請號: 202210162205.4
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114565844A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 朱建平
• 申請（專利權）人: 朱建平
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/20;G06V10/30;G06V10/32;G06V10/36;G06V10/44;G06V10/774;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
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1.一種平面幾何形狀的識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、采集圖像；

步驟2、圖像預處理，將預處理后的圖像劃分為訓練集和測試集；

步驟3、提取訓練集中的圖像中的形狀特征；

步驟4、對提取形狀特征進行整合作為特征矢量輸入BP神經網絡進行訓練，得到平面幾何形狀識別模型；

步驟5、對測試集的圖像進行與訓練集相同操作，輸入平面幾何形狀識別模型，輸出識別結果。

2.如權利要求1所述的一種平面幾何形狀的識別方法，其特征在于，所述步驟1中，采集的圖像中包含各種各樣的平面幾何形狀，平面幾何形狀包括長方形、正方形、三角形、L形、五角星、六芒星、十字星、X形、圓形、橢圓形、扇形、心形以及水滴形共計13種，每種形狀采集的圖片數量不少于100，圖片的大小為500*500像素。

3.如權利要求2所述的一種平面幾何形狀的識別方法，其特征在于，所述步驟2中，圖像預處理包括：灰度化、去噪、二值化、邊緣檢測、腐蝕以及填充，其中灰度化處理采用的是加權平均法，公式如下：

f(x，y)＝0.299*R(x，y)+0.578*G(x，y)+0.114*B(x，y) (1)

公式(1)中，R(x，y)、G(x，y)和B(x，y)分別是RGB的三個分量，f(x，y)表示灰度值；

其中去噪采用3*3模板的中值濾波器對圖像進行去噪；

其中邊緣檢測采用Sobel算子。

4.如權利要求3所述的一種平面幾何形狀的識別方法，其特征在于，所述步驟3中，形狀特征包括區域特征參數和邊界特征參數，其中區域特征參數包括面積、圓形度、矩形度、七個不變矩、慣性主軸、狹長度以及歐拉數，邊界特征參數有傅里葉描述子；

其中圓形度表示物體邊緣與圓的相似程度，公式如下：

公式(2)中，S表示物體的面積，L表示物體的周長，C表示圓形度，C∈(0，1]；

其中矩形度表示物體與矩形的相似程度，公式如下：

公式(3)中，S表示物體的面積，S_R表示物體的最小外接矩形的面積，R表示矩形度，R∈(0，1]；

其中七個不變矩是Hu的利用二階和三階歸一化中心矩導出來7個不隨水平、旋轉、等比縮放變化的矩組，公式如下：

M₁＝μ₂₀+μ₀₂ (4)

M₂＝(μ₂₀-μ₀₂)²+4μ₁₁² (5)

M₃＝(μ₃₀-3μ₁₂)²+(3μ₂₁-μ₀₃)² (6)

M₄＝(μ₃₀+μ₁₂)²+(μ₂₁+μ₀₃)² (7)

M₅＝(μ₃₀-3μ₁₂)(μ₃₀+μ₁₂)((μ₃₀+μ₁₂)²-3(μ₂₁+μ₀₃)²) (8)

M₆＝(μ₂₀-μ₀₂)((μ₃₀+μ₁₂)²-(μ₂₁+μ₀₃)²)+4μ₁₁(μ₃₀+μ₁₂)(μ₂₁+μ₀₃) (9)

M₇＝(3μ₂₁-μ₀₃)(μ₃₀+μ₁₂)((μ₃₀+μ₁₂)²-3(μ₂₁+μ₀₃)²)-(μ₃₀-3μ₁₂)(μ₂₁+μ₀₃)(3(μ₃₀+μ₁₂)²-(μ₂₁+μ₀₃)²) (10)

公式(4)-(10)中，μ_pq表示歸一化中心矩，(p+q＝2，3)；

其中慣性主軸反映了物體的主體傾向，公式如下：

其中狹長度反映了物體的狹長程度，公式如下：

公式(12)中，α表示狹長度，M(θ)_max表示慣性力矩的最大值，M(θ)_min表示慣性力矩的最小值，慣性力矩計算公式如下：

其中歐拉數是空洞區域內空洞數量的度量，公式如下：

EUL＝C-H (14)

公式(14)中，EUL表示歐拉數，C表示對象數，H表示孔洞數；

其中傅里葉描述子是描述物體形狀邊界的傅里葉變換系數，計算公式如下：

s(k)＝x(k)+jy(k)，k＝0，1，...，N-1 (15)

公式(15)-(17)中，x(k)和y(k)是動點P的坐標，j為系數，u＝0，1，...，N-1，a(u)是傅里葉描述子，d′(k)是歸一化傅里葉描述子。