CN102542558A - 一种检测图形角点的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测图形角点的方法和系统，主要用以解决现有技术中角点检测准确性和可靠性不足的问题。该方法包括：对图形进行预处理使图形以预设长度区间的线段表达；在处理后的所述图形的每个顶点处向前和向后分别进行射线拟合；根据所述射线拟合的结果确定所述图形的角点。

Description

一种检测图形角点的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种检测图形角点的方法和系统。

背景技术

角点检测是一种常见的图形处理技术，通常角点被定义为曲线上曲率较大的点，曲率较小的点称为平缓点。现有的图形角点检测方法分为两类，一类是把图形轮廓用曲线拟合出来，找出其中曲率大的点，这种方法需要计算量较大；一类是通过计算每个点的角点强度来提取角点，这种方法容易受到噪声干扰，可靠性较低。

直线拟合具有运算量不大、检测及定位性能好等优点，但是在各点曲率相近时容易把平缓点判断为角点，准确性不足。

当一个顶点的角点强度比较小，但其两侧各点的分布极为平坦时，该点在视觉上也应被视为角点，这种顶点可称之为“弱角点”。例如某点往前是很长一段直线段，往后也是很长一段直线段，两段线段在该处的夹角却很平缓(如165度)，当两段线段都很长的时候，该点在视觉上应被视为角点。现有的各种角点检测算法，未考虑该因素，无法判断这类“弱角点”，同样存在准确性不足的问题。

有些实际情况下，得到角点之后需要对角点进行一定的偏移，获得更具实际用途的角点，比如要对两个角点之间的内容进行曲线拟合等。现有技术没有给出实现上述偏移的方法，影响了角点检测的可用性。

存在着一些点，在精度高的时候是角点，在精度低的时候则是平滑点。在对图形的使用过程中，对于图形各个部位，是否为角点的准则也不尽相同，现有技术没有对此进行区分，同样影响了角点检测的可用性。

总体而言，现有技术中的角点检测存在计算量较大、可靠性和准确性不足、可用性不够等问题，对于这些问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种检测图形角点的方法和系统，用以解决现有技术中角点检测准确性和可靠性不足的问题，本发明的其他目的在于提高角点检测的可用性。

根据本发明的一个方面，提供了一种检测图形角点的方法。

本发明的检测图形角点的方法包括：对图形进行预处理使图形以预设长度区间的线段表达；在处理后的所述图形的每个顶点处向前和向后分别进行射线拟合；根据所述射线拟合的结果确定所述图形的角点。

进一步地，在处理后的所述图形的每个顶点处向前和向后分别进行射线拟合包括：在每个顶点处向前和向后分别选择连续的顶点并根据选择的顶点进行射线拟合，所述选择的顶点的数目根据预设的精度确定。

进一步地，根据所述射线拟合的结果确定所述图形的角点包括：根据顶点两侧射线拟合的拟合相似度与拟合长度确定该顶点的预设角度值，若该顶点两侧射线之间的夹角不大于该顶点的预设角度值，且在第一预设长度内，该顶点两侧射线之间的夹角不大于其他顶点，确定该点为角点。

进一步地，根据所述射线拟合得到的各顶点两侧射线之间的夹角以及相邻顶点之间的距离确定所述图形的角点之后，还包括：对所述图形的角点进行直线拟合得到多条直线，根据这些直线的交点修正所述图形的角点。

根据本发明的另一方面，提供了一种检测图形角点的系统。

本发明的检测图形角点的系统包括：预处理模块，用于对图形进行预处理使图形以预设长度区间的线段表达；射线拟合模块，用于在处理后的所述图形的每个顶点处向前和向后分别进行射线拟合；角点确定模块，用于根据所述射线拟合的结果确定所述图形的角点。

进一步地，所述射线拟合模块还用于在每个顶点处向前和向后分别选择连续的顶点并根据选择的顶点进行射线拟合，所述选择的顶点的数目根据预设的精度确定。

进一步地，所述角点确定模块还用于根据顶点两侧射线拟合的拟合相似度与拟合长度确定该顶点的预设角度值，若该顶点两侧射线之间的夹角不大于该顶点的预设角度值，且在第一预设长度内，该顶点两侧射线之间的夹角不大于其他顶点，确定该点为角点。

进一步地，所述系统还包括：修正模块，用于对所述图形的角点进行直线拟合得到多条直线，根据这些直线的交点修正所述图形的角点。

根据本发明实施例的技术方案，根据精度将图形以线段表达，针对线段端点即处理之后的图形的顶点进行射线拟合，从而避免了噪声干扰，提高了角点确定的可靠性；采用射线拟合的方式并且根据顶点两侧射线的夹角和相邻顶点之间的距离确定图形的角点，从而在有较小计算量的同时保证角点判断的准确性。在本实施例中根据直线拟合的结果对角点进行修正，使角点得到一定程度的偏移，有助于提高角点的可用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的检测图形角点的方法的主要流程示意图；

图2是本发明实施例的射线拟合与现有技术中的直线拟合进行对比的示意图；

图3A、图3B和图3C是根据本发明实施例的拟合相似度与拟合长度与角点判断的关系的示意图；以及

图4是根据本发明实施例的检测图形角点的系统的主要模块示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例的检测图形角点的方法的主要流程示意图，如图1所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤S11：对图形进行预处理使图形以预设长度区间的线段表达；

步骤S12：在处理后的图形的每个顶点处向前和向后分别进行射线拟合；

步骤S13：根据射线拟合的结果确定图形的角点。

步骤S11中的线段长度根据要求的计算精度确定。以线段表达图形之后，线段的端点成为图形的顶点，其中一些顶点将在后续步骤中被确定为角点。上述步骤中采用了计算量与直线拟合接近的射线拟合，并且相比较于直线拟合来说，射线拟合能够更加准确地确定角点，以下结合图2对此加以说明。

如图2所示，图2是本发明实施例的射线拟合与现有技术中的直线拟合进行对比的示意图，该图中，根据图形20上的一点N进行射线拟合得到射线23和射线24；进行直线拟合得到直线21和直线22，交点为M点。从图2可以看出使用射线拟合得到的角点强度比直线拟合的角点强度更准确，并且可以在此基础上收集射线拟合相似度和射线拟合长度以供进一步使用，还可以避免直线拟合导致的交点不在图形上带来的角点判断的误差。

在进行射线拟合时根据对角点判断的精度的要求，选择尽可能多的点进行拟合，这样能够尽量准确地反映顶点附近的图形的形状，从而更加准确地确定角点。在计算中可以逐渐增加参与拟合的顶点，在每次拟合之后检查各个参与拟合的点至本次拟合得到的射线的距离，根据上述精度判断该距离是否超出范围，若是，则将本次拟合得到的射线作为拟合结果，否则增加参与拟合的顶点然后进行射线拟合。

角点强度不仅仅取决于射线夹角的大小，而且射线拟合的拟合相似度与拟合长度也影响该顶点是否为角点。这主要基于人的视觉习惯。图3A、图3B和图3C是根据本发明实施例的拟合相似度与拟合长度与角点判断的关系的示意图。如图3A、图3B和图3C所示，三个图中的射线夹角都是165度，但是从视觉习惯上看，只有图3A应为角点。在本发明中，以射线拟合的拟合相似度和拟合长度来模拟视觉习惯。图3A的拟合相似度极高，两侧几乎都是直线，拟合长度也很长，被判断为角点；图3B的拟合相似度不高，拟合极短，被判断为平滑点；图3C的拟合相似度很高，拟合长度极短，被判断为平滑点。

在一些应用中需要对角点附近的图形作出修改，使该处的尖角显得更突出，此时可以根据直线拟合的结果对射线拟合确定的角点进行修正。可参考图2，例如N点被确定为角点，在修正该角点时可以将其向M点移动一个距离，例如0.3至0.5个像素；如果M点距离N点非常近，也可以将M点取代N点。

对于包含光滑曲线的图形，在光滑曲线处如果根据直线拟合来确定角点，会在该曲线上确定出多个角点，这显然是不合理的。为了避免出现这种错误，在步骤S13中，具体可以是先判断顶点两侧拟合得到的射线的夹角，若该夹角小于预设值，并且该夹角小于该顶点前方和后方预设个数的各顶点两侧射线的夹角，则确定该顶点是角点，否则确定该顶点不是角点。

因为在光滑曲线部分，经过步骤S11的处理之后各顶点两侧射线夹角比较接近，所以按照上述方式，有助于避免将光滑部分的点确定为角点。例如对于圆弧，使用线段表达之后，每个顶点两侧的射线夹角相等，则这些顶点都不是角点。对于其他光滑曲线，只有可能在曲率最大的位置附近确定出角点。

图4是根据本发明实施例的检测图形角点的系统的主要模块示意图。如图4所示，检测图形角点的系统40主要包括：

预处理模块，用于对图形进行预处理使图形以预设长度区间的线段表达；

射线拟合模块，用于在处理后的所述图形的每个顶点处向前和向后分别进行射线拟合；

角点确定模块，用于根据所述射线拟合的结果确定所述图形的角点。

射线拟合模块还可用于在每个顶点处向前和向后分别选择连续的顶点并根据选择的顶点进行射线拟合，所述选择的顶点的数目根据预设的精度确定。

角点确定模块还可用于根据顶点两侧射线之间的夹角不大于预设角度值并且与两个相邻顶点之间距离都大于第一预设长度值，确定该顶点为角点。

角点确定模块还可用于针对所述图形的各个顶点，计算顶点两侧射线的夹角；若顶点两侧射线的夹角小于预设值，并且该夹角小于该顶点前方和后方预设个数的各顶点两侧射线的夹角，则确定该顶点是角点，否是确定该顶点不是角点。

检测图形角点的系统40还可包括修正模块(图中未示出)，用于对图形的角点进行直线拟合得到多条直线，根据这些直线的交点修正图形的角点。

根据本发明实施例的技术方案，根据精度将图形以线段表达，针对线段端点即处理之后的图形的顶点进行射线拟合，从而避免了噪声干扰，提高了角点确定的可靠性；采用射线拟合的方式并且根据顶点两侧射线的夹角和相邻顶点之间的距离确定图形的角点，从而在有较小计算量的同时保证角点判断的准确性。在本实施例中根据直线拟合的结果对角点进行修正，使角点得到一定程度的偏移，有助于提高角点的可用性。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种检测图形角点的方法，其特征在于，包括：

对图形进行预处理使图形以预设长度区间的线段表达；

在处理后的所述图形的每个顶点处向前和向后分别进行射线拟合；

根据所述射线拟合的结果确定所述图形的角点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在处理后的所述图形的每个顶点处向前和向后分别进行射线拟合包括：

在每个顶点处向前和向后分别选择连续的顶点并根据选择的顶点进行射线拟合，所述选择的顶点的数目根据预设的精度确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述射线拟合的结果确定所述图形的角点包括：根据顶点两侧射线拟合的拟合相似度与拟合长度确定该顶点的预设角度值，若该顶点两侧射线之间的夹角不大于该顶点的预设角度值，且在第一预设长度内，该顶点两侧射线之间的夹角不大于其他顶点，确定该点为角点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设角度值根据所述射线拟合的拟合相似度与拟合长度确定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述射线拟合得到的各顶点两侧射线之间的夹角以及相邻顶点之间的距离确定所述图形的角点之后，还包括：

对所述图形的角点进行直线拟合得到多条直线，根据这些直线的交点修正所述图形的角点。

6.一种检测图形角点的系统，其特征在于，包括：

预处理模块，用于对图形进行预处理使图形以预设长度区间的线段表达；

射线拟合模块，用于在处理后的所述图形的每个顶点处向前和向后分别进行射线拟合；

角点确定模块，用于根据所述射线拟合的结果确定所述图形的角点。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述射线拟合模块还用于在每个顶点处向前和向后分别选择连续的顶点并根据选择的顶点进行射线拟合，所述选择的顶点的数目根据预设的精度确定。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述角点确定模块还用于根据顶点两侧射线拟合的拟合相似度与拟合长度确定该顶点的预设角度值，若该顶点两侧射线之间的夹角不大于该顶点的预设角度值，且在第一预设长度内，该顶点两侧射线之间的夹角不大于其他顶点，确定该点为角点。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：修正模块，用于对所述图形的角点进行直线拟合得到多条直线，根据这些直线的交点修正所述图形的角点。

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