基于六角网格的识别系统及识别方法技术方案

本发明专利技术涉及基于六角网格的识别系统，其特征在于它包括：可移动平台，用于辅助六角网格数字图像的形成；摄像机，位于可移动平台的上方，用于摄取位于可移动平台上的三维物体，产生方形网格数字图像；计算机构件，用于把摄像机摄取的数字图像转换成六角网格数字图像，并对该六角网格数字图像进行识别，产生识别结果；视频显示器，用于实时输出上述识别结果。本发明专利技术采用基于六角网格的识别系统和识别方法，以一种相对简单和清晰的方式来分析图像和识别物体。本发明专利技术系统及识别方法有望贡献于改进的图像分析的准确度和速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种实时的三维物体识别系统，具体涉及基于六角网 格的识别系统及识别方法。技术背景-我们知道，只有三种正多边形(正三边形、正四边形和正六边形) 可以完整地覆盖一个平面，其中正四边形覆盖对应着方形网格系统，它是目前的扫描光栅(ScanningRaster)采样所使用的网格系统。发 表于2004年的文献(Xi-qun Lu and Chun Chen, Research on Hexagonal Sampled Digital Images, Journal of Image and Graphics 6(15), 2004)指 出虽然六角网格的采样密度比方形网格的要好，但是目前图像输入输 出设备只支持矩形点阵结构的数字图像。而早在60年代初，数学家们 就对如何分布平面上的采样点问题进行了深入的研究，其中文献(c. A. Rogers, Packing and Covering, Cambridge University Press, 1964)指出，平面上采样点的最佳分布是按六角网格的形式分布。这种分布对 应着正六边形覆盖，即每个像素对应着一个正六边形，正六边形的中 心点作为网格点，形成六角网格系统，如图5所示。与六角网格系统相比，方形网格系统有以下不足之处首先，在方形网格中，每个像素点到其8个相邻像素点的距离是不相等的，既有边相邻的(有一条公共边)，也有点相邻的(有一个 公共顶点)。当直线或曲线中有一对点相邻的像素时，就会出现一个 "断点"，影响了直线或曲线的美观性和平滑性。而在六角网格中， 每个像素的六个相邻像素都是边相邻的，是等距离的，直线或曲线中 的每一对相邻像素都有一条公共边，不会有"断开"的现象。其次，采样点的选取准则应该是能够尽量反映原始图像的微小细 节，或者说使采样点之间的空隙尽量小。当然这可以通过增加采样点 来达到，但是每个设备的扫描光栅点数量(分辨率)是固定的，由光栅点尺寸等因素所决定；光栅点不可能无限制地小，这由制造工艺等 因素所限制。因此，在光栅点大小固定的情况下，只能通过点的合理 分布来增加采样点。假设光栅点的直径长度(或像素的长度)为l， 则对于一个面积为wx"的网格，若使用方形网格分布可以容纳wx"个点，而若使用六角网格分布可以容纳;^wx"个点，点数增加了约15.5%。点密度的增加可以更好地表现图形或图像的细节，从而提高 了对自然景象的显示分辨率。第三，在六角网格中，每个像素与其所有相邻像素之间只有一种 相邻关系，对应唯一一种邻接定义，这为图形图像处理算法提供了简 便的实现途径，提高了算法的效率。而在方形网格中，每个像素到其 相邻像素的距离不等，其相邻像素有4邻接和8邻接两种定义。图像的 许多几何性质(如区域在某一点是否连续、两点之间的距离是否相等) 和处理算法(如边缘检测算法)都随着邻接定义的不同而有不同的结 果，使得图形图像处理与识别的算法变得相当复杂，从而影响运算和 识别的速度。第四，方形网格有两根主轴，即横向轴与纵向轴，和八个主方位， 其中有四个方位指向像素的四个角，相邻方位之间的角度为45"。六 角网格有三条主轴和十二个主方位，其中有六个方位指向像素的六个 角，相邻方位之间的角度为30。。由于六角系统具有更大的角度分辨 率，物体轮廓的呈现会更加精确。第五，网格中的边缘点定义为相邻两个像素之间的点，边缘点是 构成物体边缘的基本单位。每个边缘点用强度与方向表征，强度表示 两个像素灰度的差值，方向指向更高的灰度数值。在六角网格中，所 有可能的边缘点位置构成了正则三角形点阵，三角形的边长等于原六 角像素间距的一半。而在方形网格中，所有可能的边缘点位置并不构 成正则四边形点阵，四边形的边长等于原像素间距的一半，但缺了四 个角。除此以外，边缘元素，即连接相邻两个边缘点的一段直线，其 长度精确等于或近似等于六角网格中基本单元长度的整数倍，而方形 网格中情况不是这样，其长度的比率为l: 1.414。这是另外两个理由 说明为什么六角网格在精确表现物体轮廓方面更优越。方形网格系统的这些不足之处造成了现有的只支持方形网格的 这些输入输出设备(物理方形网格系统)的相应的不足之处。Tzytten 和Tuceryan在他们近年的文献(D. A. Trytten and M. Tuceryan， The construction of labeled line drawings from intensity images, Pattern Recognition28(2), 171-198,1995)中总结了一个可以完全地自动处理 从图像到解释系统的开发尝试，他们的系统分成一系列阶段进行，在 后一阶段借助反馈来修正前一阶段所发生的错误，该系统对于大多数 被测图像都取得了成功，其主要的缺点就是大量的处理时间，典型地 需要一百至几百秒，其中大部分时间化在初始阶段的薄膜边缘检测算 法上。另外，基于方形网格的现有技术无法提供三维图像对于旋转及 倾斜的不变性。六角网格实际地出现在苍蝇的视网膜内，曾被尝试构建硅视网膜，文献(Xiaohong Hu， YIhua Guo， Dehua Liu and Yimin Li， Hexagonal subdivision surfaces algorithms introduction, Computer Applications and Software 8(43)， 2004)揭示六角几何在许条领域的应 用己经取得了良好的效果。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种基于六角网格的识别系统，解决 了传统的基于方形网格的识别系统的先天不足的问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下基于六角网格的识 别系统，其特征在于它包括可移动平台，用于辅助六角网格数字图 像的形成；摄像机，位于可移动平台的上方，用于摄取位于可移动平 台上的三维物体，产生方形网格数字图像；计算机构件，用于把摄像 机摄取的数字图像转换成六角网格数字图像，并对该六角网格数字图 像进行识别，产生识别结果；视频显示器，用于实时输出上述识别结 果。其中可移动平台包括底盘、与底盘连接的台架、和台板，台架内 设有螺杆，螺杆与台板螺纹连接，台板表面铺放黑色柔布。其中计算机构件包括以下模块六角网格数字图像形成模块，与 摄像机连接，把摄像机输出的图像转换成六角网格数字图像；边缘检 测识别模块，与六角网格数字图像形成模块连接，用于检测六角网格 数字图像中的边缘点；边缘减薄识别模块，与边缘检测识别模块连接， 用于对上述边缘点进行减薄处理，形成确定的边缘点；边缘链接识别 模块，与边缘减薄识别模块的输出端连接，用于把上述确定的边缘点 连接起来，形成图像轮廓；特征提取识别模块，与边缘连接识别模块 连接，用于确定该图像轮廓的顶点特征。本专利技术的另一个目的在于提供一种基于六角网格的识别方法，解 决了传统的基于方形网格的识别系统的先天不足的问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下 一种基于六角网格 的识别方法，其特征在于它包括以下步骤A、摄取三维物体图像， 由摄像机摄取放置在可移动平台上的三维物体，形成方形网格数字图 像；B、合成六角网格数字图像，由计算机构件对摄像机摄取的方形 网格数字图像进行处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于六角网格的识别系统，其特征在于它包括：可移动平台，用于辅助六角网格数字图像的形成；摄像机，位于可移动平台的上方，用于摄取位于可移动平台上的三维物体，产生方形网格数字图像；计算机构件，用于把摄像机摄取的数字图像转换成六角网格数字图像，并对该六角网格数字图像进行识别，产生识别结果；视频显示器，用于实时输出上述识别结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤浩钧，王年年，理查德斯坦麦茨，
申请(专利权)人：汤浩钧，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]