基于微分幾何的局部相似目標匹配算法研究.pdf

1、局部相似目標匹配是目標匹配問題的一般形式，其研究的焦點，是在若干目標之中找出它們最相似的部分，其研究成果具有廣泛的應用前景。論文針對局部相似目標匹配和基本微分幾何量的結(jié)合進行了研究，利用微分幾何方法來描述目標特征，設(shè)計了相應的匹配算法，取得了較好的效果。研究的領(lǐng)域包括二維局部相似目標的匹配、三維局部相似目標的匹配、等距變形體的匹配，并對局部相似目標匹配研究作了展望。 首先，針對二維目標，設(shè)計了一種高效的平面目標邊界編碼方法。為更

2、好地識別目標形狀，編碼方法需要對目標的剛體變換具有不變性，同時最大限度保持目標的原有信息。鑒于剛體平面曲線作變換時其曲率的不變性，提出了基于輪廓曲率提取的目標邊界編碼方法，并對此方法實施了離散化處理。設(shè)計了基于改進的KMP（D.E.Knuth，V.R.Pratt和J.H.Morris）算法的曲線匹配方法，并對目標輪廓的重建作出了描述。實驗證明，利用微分幾何的思想描述目標邊界，提取方法簡單，存儲量小，其編碼針對目標剛體變換具有不變性，為識

3、別提供了較大的方便。 其次，考慮到二維微分幾何編碼在匹配時的精度問題，設(shè)計了基于相似骨架的二維局部相似目標匹配算法。根據(jù)微分幾何原理，基于平面曲線作剛體變換時其曲率的不變性，利用曲率來表達目標輪廓的固有特征；篩選出待匹配目標輪廓上固有特征相似的點，形成點對集合；在點對集合中尋找相似線段對來定位可能的平面變換；通過得分函數(shù)，求出點對集合中相似線段對變換的最佳值，得出最佳匹配。仿真實驗表明，該模型適合局部相似情況下的目標匹配，特別對

4、于復雜形狀目標，運算復雜度較低，具有較好的識別效果。另外，文章還將相似線段對的應用推廣到了三維目標。對于三維曲線，利用像素點處的曲率和撓率來表達其固有特征；對于三維曲面，利用像素點的高斯曲率和平均曲率來表達其固有特征。然后篩選出待匹配目標上固有特征相似的點，形成點對集合；在點對集合中尋找相似三角形對來定位可能的平面變換；通過得分函數(shù)，求出點對集合中相似線段對的最佳值，得出最佳匹配。 此外，論文還針對等距變形體進行了研究。提出了一