一种形状定位方法.pdfVIP

持壶荤；臂 机器人 ROBOT VoM】．a1y4，．N19o92．3 一 种形状定位方法 ／ 弓罗一够 薹垫盏 羞 万复莨 1 遥 (华中理工大学图象识别与人工智能研究所 ．武汉 430074) 麓要 物体形欹 的位置和方 向往往是很重要的信息，它在形欹识别和机器^视觉等方面都有广泛的用建．本文 描述了一种计算机 自动定位方法．实验证明是有箍的．并具有算法简单、运算基度快、定位精度高的特点． ． 兰墼 删 视觉燮 枷嚣祝哟 ! 引言 在物体形状匹配识别中，由于摄象角度的不同，或物体的运动等因素的影响，物体形状在 象平面中会存在平移、旋转和比例变化．这时，计算机需要 自动地分析出物体形状的平移 、旋转 和 比例变化的大小，以便准确地进行匹配识别．求出这些平移、旋转和 比例变化量的过程可 以 称之为定位．在 自动装配生产线上，机器^在获取装配的工件之后，通常工件也不一定处于正 确位置．因此 ，机器人也需要进行适 当的调整．这也是一个定位问题．该问题在计算机 自动图象 分析和计算机视觉应用中是一个很主要的课题，它在许多领域中都起着极其重要的作用． 在平移、旋转和 比例这三个变化量中，在多数情况下，平移变化往往不是特别重要 ，而旋转 变化则是最难处理的．当形状在平面内有旋转变化时，如何寻找物体形状的最佳匹配位置，通 常可通过下述两条途径．第一 ，利用形状上的某个特殊点作为形状匹配的起始点；第二，计算出 两形状的相互关系，即平移量、旋转量和 比例变化 ，利用这些信息处理物体形状 ]． 本文用形状中,DN形状外边缘轮廓点距离序列 (以后简称边心距序列)来表示形状 ，并通 过边心距序列的峰谷值检测 以完成形状的定位．它是一种快速的形状定位算法，如果需要，也 能很好地计算出物体形状的平移量、旋转角度和比例变化量． 2 形状表示和边心距序列特性 3 假设一物体的外轮廓形状 由Ⅳ 点组成，记为☆=(z )，i=0，1，…，Ⅳ一1，这里 (z。， )为 第 点的坐标．其形心坐标记为 = (，)，计算如下： = 美 ㈤ 这时可 以求得形心( ， )到轮廓上点 (—O，1，…，Ⅳ一1)的欧几里德距离： = √(．一五)+ ( 一 )。， ∈ [O，N 一 1] (2) 这里 的距离序列 d。(f=0，1t，-，，Ⅳ一1)就被称之为边心距序列． 边心距序列 (=0，1，…，Ⅳ一1)有以下几个非常有用的特性． 2．1 周期性 由于这里讨论的是平面封 闭形状的边心距序列，它是 由轮廓上某一点开始沿轮廓走一圈 而得到的，所 以，如果继续走下去 ，则得到一周期函数，其周期为 Ⅳ，即有： 收稿时间 I 199o—l1一l5 机 器 人 1992年 5月 d+Ⅳ一 d．， i= 0，1，… ，N 一 1 (3) 2．2 位移不变性 当物体发生位移时，物体轮廓的边心距序列具有平移不变性．这一特性是很明显的，当形 状发生位移时，所有的轮廓点 “ i=0，1，…，N--1都有相同的位移量(△ ，△ )，即位移后c：， 一0，1，… ，Ⅳ一1为 J一 + ， (4) I 一 + i—o，1，…，Ⅳ一1