直线拟合算法

不管是平面直线拟合,还是空间直线拟合,直线拟合的应用范围都很广泛。文章对两种不同维度的直线拟合算法进行了综合介绍。其中空间直线拟合根据最佳平方逼近原理和最速下降法以及所给离散点的均值求得,并通过试验验证了此算法运算结果的正确性。该算法因为同时考虑了x、y、z不同方向的误差,所以准确度较高;同时因为采用了最速下降法,所以精确度可以任取,运算速度较快。     

直线拟合快速实现的一种新算法

对三种基于残差准则的直线拟合方法进行分析并提出了一种直线拟合快速实现的新算法——参数逼近法;算法以变步长对斜率和截距进行逼近,降低了利用计算机进行直线拟合的复杂度;算法不仅容易实现,收敛速度快,而且可以根据需要自由控制拟合精度;另外,算法对3种准则的拟合均适用,从而将3种直线拟合法统一于一个体系之下。     

一种基于轮廓边缘的直线拟合算法

采用传统的直线检测算法在工业检测环境噪声繁杂、目标产品本身质量不佳的情况下提取直线特征,无法准确找出最优的直线特征。鉴于此,本文提出了一种基于轮廓边缘的直线拟合算法。首先,用改良的Sobel算子作为方向梯度,通过边缘筛选算法得到目标边缘,用优化的最小二乘法初步拟合轮廓线来提高拟合优度,对于最终拟合优度低于设定阈值的轮廓线进行排除;然后,将轮廓边缘按拟合角度进行分类,检索分类区间中像素点最多的集合作为目标区间,对目标区间的邻近区间进行最邻近插值运算以防止有效元素损失,进而提高算法的准确性;接着,将目标轮廓线集合进行不变矩的空间旋转,用扫描矩阵从上往下筛选出目标点集;最后,将目标点集旋转复原后再通过优化的最小二乘法拟合得到目标直线的直线特征。在某注塑件的实践应用中能准确获得目标的直线特征,产品定位合格率98.5%,该算法不仅在抗干扰方面具有很强的鲁棒性,而且还能使离散的直线段合并,进而提高算法的准确性和稳定性,对各种工业产品的直线特征提取有着广泛的适用性。     

基于趋势优先跟踪方向的直线矢量化算法

直线是工程图纸中最常使用的图元,并且工程图中常出现的圆、圆弧、曲线都可以用直线段来生成,因此,对直线的矢量化是工程图识别中一个非常重要的研究方向。针对工程图的特点,提出了一种基于趋势优先跟踪方向的直线矢量化算法,在细化后的单像素宽度图形上,根据直线的斜率趋势确定优先跟踪方向,较好地解决了在交叉点处长直线断裂的问题。同时结合跟踪过程中使用的边跟踪边检测方法,可以有效抑制短小直线段过多地产生,实现小斜率直线和大斜率直线的整体识别。     

工程图纸的矢量化研究

随着制造业的发展,越来越多的纸制图纸需要被CAD/CAM系统管理,矢量图是CAD/CAM系统所能读取和编辑的数据格式,因此点阵数据的矢量化在CAD/CAM中具有十分重要的实际意义。研究了工程图形矢量化的关键问题,包括图形矢量化过程中的细化和矢量化方法,实验结果能满足生产要求。     

基于直线拟合算法的PET瓶瓶盖检测方法

灌装PET瓶的实时自动检测在实际生产中具有重要的作用。在当前生产中,存在着瓶子抖动对图像算法的影响,提出了可以克服上述问题的瓶盖检测方法。采用基于直线拟合算法对灌装PET瓶的实时自动检测算法进行设计,通过对瓶盖所在直线的拟合以及支撑环所在直线拟合,实现了灌装PET瓶的液位缺陷的检测类别判断功能,并且克服了高速生产中瓶子抖动对图像采集以及瓶盖判断的干扰。实际系统监测准确率达到99%以上,实验证明算法有很好的鲁棒性。     

基于直线拟合的文本倾斜检测算法

在文本扫描输入的过程中,文本图像不可避免地会发生倾斜,而布局分析及字符识别算法对页面倾斜十分敏感,因此倾斜检测和校正是文档分析预处理中的重要环节。提出了一个基于直线拟合的倾斜检测方法,它对文本图像二值化、分块,进行Fourier变换获得Fourier光谱,提取Fourier光谱中反映倾斜角的特征点,然后对特征点进行拟合处理,最后获得页面倾斜角。实验结果表明,该方法能够精确检测文本的倾斜角度,并且不受文本布局、行间距以及字体的影响。     

基于节点的曲线图表矢量化算法研究

通过分析工程图纸、表格、工程曲线图表图像的特征,提出一种基于节点分布和分类的曲线图表矢量化算法。该算法通过逐步分析获得曲线图表图像的节点信息,从而确定图像的整体拓扑结构,并通过曲线的跟踪方向、跟踪惯性、跟踪偏差矫正等方法较好地处理了交点畸变和分支区域重合等复杂情况,算法具有抗噪音性强、适用性好等特点。     

基于IRANSAC-IRLS直线拟合算法及应用

针对工业视觉检测中直线边缘存在沾连、毛刺等噪声,导致拟合效率不高、精度较差的问题,提出一种基于梯度方向改进的随机采样一致性（improved random sample consensus,IRANSAC）的迭代加权最小二乘（iterative reweighted least-squares,IRLS）直线拟合算法,即IRANSAC-IRLS算法。首先,利用直线上边缘点的梯度方向相近,将梯度方向引入边缘点RANSAC拟合,来降低错误的随机抽取的次数;然后,对IRANSAC提取出来的局内点进行迭代加权最小二乘拟合,求得最终的直线参数。在噪声点比例为20%、40%、60%、80%的条件下,将IRANSAC-IRLS与基于随机采样一致性算法的最小二乘（RANSAC-LS）拟合算法的仿真实验结果进行对比,IRANSAC-IRLS比RANSAC-LS的拟合效率分别提高16.3%、41.9%、47.5%、53.2%,拟合精度分别提升14.3%、16.7%、44.0%、69.0%。     

基于最小外接矩形的直角多边形拟合算法

提取房屋的边缘轮廓时,区域分割的不准确通常会导致提取出的轮廓出现内凹或外凸的不规整情况,需要进一步拟合。角点检测在轮廓的边缘形状提取中具有重要作用。传统的基于边界链码的角点检测是通过计算曲线的最大曲率点方式进行的。该方法求出的角点完全依赖于轮廓的曲率变化趋势,不对轮廓自身的凹凸具有修复性,因而无法排除因区域分割不准确带来的干扰角点,导致最终提取出的多边形不准确。针对此情况,提出一种基于最小外接矩形的直角多边形拟合算法。该算法利用最小外接矩形作为轮廓外界,计算待拟合轮廓与矩形外界之间的差值,并对差值设置适当阈值取舍角点,从而拟合出多边形的直角。所提方法无需通过轮廓曲率来计算角点即可得到紧紧包络目标轮廓的直角多边形,简单高效。     

基于控制点的二值图像边界矢量化算法

提出一种二值图像边界矢量化算法,实现从图像到图形的自动转换.先通过边界跟踪算法获取二值图像的边界,并利用SUSAN方法计算出边界上的角点,根据距离关系计算角点间的普通控制点,最后运用角点和这些普通控制点的3次B样条曲线拟合边界.实验结果表明算法有效实现了图像矢量化,解决了边界矢量化问题,具有较强的实用性.     

基于分段Bezier曲线的手绘雕刻图案矢量化

针对手绘复杂雕刻图案的特点,利用分段三次Bezier曲线实现手绘复杂雕刻图案的矢量化。提出一种自适应区分线条图案和区域块图案及提取区域块图案边界的解决方案。依据检测的角点信息将得到的轮廓边界分解成若干条独立的线段。曲线拟合时,为提高拟合精度,根据线段数据点到曲线的偏移量对线段进一步细分,提出一种实现分段曲线光滑连接的新方法。实验结果表明,该方法对手绘复杂雕刻图案的矢量化具有算法复杂度低、矢量化效果较好的优势,有广泛的实用性。     

基于遗传算法的以线段和圆弧为基元的曲线拟合

采用线段和圆弧作逼近基元是数字曲线拟合中的一个难点。文中给出一种基于改进遗传算法的拟合方法。通过对点列进行二进制编码，以拟合段数较少和拟合误差较小为优化目标，变异概率和交叉概率自适应生成，并根据相关知识控制分界点间隙，所得最优解中值为1的基因对应数字曲线的分界点，对线段与圆弧相交和相切以及具有噪声等多种情况进行检测，可同时提取尖点和切点，还可得到逼近基元及其之间关系。较好地解决了用线段和圆弧拟合曲线问题。     

工程图纸矢量化中的线条轮廓跟踪法

在工程图纸矢量化中引入了平均链码和线条的概述，阐述了平均链码与直线链码的关系，提出了确定线条边界的切向和法向，线条检测，线条两侧同步跟踪以民折处理的方法。以此实现直线或微弯曲线的整条提取，跟踪的同时实现图文的磁量化速度和质量有较大的提高。     

基于B样条曲线的断层离散数据平滑算法

通过二维断层图像进行三维对象重建是现今较为活跃的研究领域,而二维断层数据的质量将直接影响到三维重建的效果。提出了一种对医学断层离散数据在三维重建前进行预处理的方法,通过单层轮廓平面内平滑以及多层轮廓基于层间关系的B样条曲线拟合对原始数据进行了平滑处理,减少了重建后层与层之间的锯齿现象,使得在此基础上的三维重建效果得到了明显的改善。算法具有一定的通用性,同样适用于其它领域的数据处理。     

基于B样条曲线的断层离散数据平滑算法

通过二维断层图像进行三维对象重建是现今较为活跃的研究领域，而二维断层数据的质量将直接影响到三维重建的效果。提出了一种对医学断层离散数据在三维重建前进行预处理的方法，通过单层轮廓平面内平滑以及多层轮廓基于层间关系的B样条曲线拟合对原始数据进行了平滑处理，减少了重建后层与层之间的锯齿现象，使得在此基础上的三维重建效果得到了明显的改善。算法具有一定的通用性，同样适用于其它领域的数据处理。     

一种基于拟合二阶导数曲线的光顺算法

论文针对目前曲线光顺算法存在的问题,提出在小挠度情况下的利用曲线二阶导数平滑程度来判断曲线光顺性的准则,并在此基础上提出了一种采用最小二乘法来拟合曲线型值点列的二阶差商曲线,然后通过两次积分来反求出光顺曲线思想的曲线光顺算法,并给出了实际的算例来说明该算法的优越性。文中讨论了该方法的误差上界,从而能有效地控制算法在进行光顺时对曲线型值点的移动范围。     

一种快速实用的直线检测算法

总结了目前几个主要的直线检测算法,并分析了各个算法的优缺点,然后提出了一个新的基于链码的快速直线检测算法,新算法仅需两个约束参数,即最小直线段长度和最小直线段近似度。实验表明,新算法检测速度快、实用性强,适合实时处理。     

基于种子段的方向无关的直线矢量化方法

准确而高效的矢量化是工程图纸理解的基础.现有方法普遍存在3个不足:(1) 通过中心点链拟合生成线段的计算量大;(2) 相交或噪音的影响将一条完整的直线先分段矢量化,然后再拼接起来,需要大量遍历操作;(3) 对斜线的处理能力明显低于对水平或垂直线的处理能力.该文提出了一种基于种子段的直线整体矢量化方法,此方法可以一次性识别一条完整的直线,既适用于任意方向的直线,又避免了拼接所需的反复遍历操作.性能分析和实验结果均表明,该方法明显提高了直线矢量化的性能.