基于单义域邻接图的圆弧与圆识别

摘要CAD推广和普及的关键步骤之一，主要解决已有大量图纸再利用问题。在工程图纸扫描图象识别研究中，圆弧识别是识别算法中的重点和难点。传统的圆弧识别多是基于线段逼近。本文提出一种基于单义域邻接图的圆弧及圆识别算法，可以直接提取圆弧。对二值图象作水平黑游程编码，相关游程基于线宽与拓扑的一致性构成条形域，对其中多义域进行分裂得单义域（线段域和圆弧域）。单义域邻接图可较好描述图象的几何属性与拓扑关系。单义域具有明显的形状意义（线段、圆弧、箭头等），提高了识别的整体性。圆弧及圆的识别先从邻接图顶点中抽取圆弧域，作为种子圆弧，然后从此出发遍历图，按照同圆来建立路径，进行整弧和整圆增长，最终获得圆弧和圆的几何表达。实例表明，本算法可以较好地处理圆弧与线段及圆弧的相交与相切，适应性较强、识别率较高。

关键词 工程图纸，矢量化，圆弧识别，条形域，单义域邻接图。

1 引言

圆弧和圆是工程图形中的重要图元，已有多种识别算法，可分为两种：逼近法和直接法。细化方法先跟踪中心骨架象素得到短小线段，再用来逼近圆弧和圆^[1]。正交扫描法（orthogonal zig-zag）是先获得条，再用中垂线跟踪（perpendicular bisector tracing）分割圆弧^[2]。文献[3]以梯形域来逼近圆弧和圆。这三种方法都是以线段来逼近圆弧和圆，如果线段过短，会造成数据冗余；如果线段过长，将难以识别短小圆弧，需要后续处理。轮廓匹配法可直接获得圆弧和圆，但，轮廓获取及其匹配都很复杂^[4]。文献[5]采用图段与圆进行模式匹配，确定圆的种子图段，然后跟踪其它图段，最终获得圆弧和圆的图形表示。

本文提出一种新的识别方法，以相关游程线宽和拓扑为约束生成条形域，对其中多义域作分裂获得单义域：线段域和圆弧域，并建立其邻接图，选取弧形域，以此为起始点，基于同圆几何要求，通过深度优先搜索来遍历图，完成圆弧和圆识别。下面分为四部分，先介绍条形域构建和多义域分裂，然后给出建立单义域邻接图方法，并对整弧和整圆增长算法进行详细论述，最后对多种圆弧与圆的识别结果作出分析。

2.1 游程分类

在同一线宽的二值图象中，一个游程唯一属于单一图元，所以，对工程图纸扫描图象先作图文分离再作粗细分离^[3]，然后对同一线宽图象进行处理。本文采用自上而下和从左到右扫描，定义同一行中连通黑象素为一水平黑游程，并以此对图象进行编码。如果当前游程是参考游程的上（或下）一行，且左右至少一端搭接（包括邻接），则称两个游程相关，具有父子（或子父）关系。游程可以根据其父子游程进行分类^[6]，本文针对工程图纸扫描图象特点，分为七类（如图1所示）：

（1）孤立游程：没有父游程和子游程；

（2）起始游程：没有父游程，只有一个子游程；

（3）终止游程：没有子游程，只有一个父游程；

（4）单一游程：只有一个父游程和一个子游程；

（5）分叉游程：有多个子游程，至多一个父游程；

（6）汇合游程：有多个父游程，至多一个子游程；

2.2 构建条形域

（1）游程相关；

（2）首游程不是分叉游程和交叉游程，末游程不是汇合游程和交叉游程；

（3）游程宽度没有较大变化；

（4）孤立游程和交叉游程单独构成条形域。

共5页: 上一页 1 [2] [3] [4] [5] 下一页

上一篇：基于单义域邻接图的工程图纸扫描图象的字符提取   下一篇：制造产品智能集成报价系统研究