手绘流程图的在线识别研究

摘要

手绘图也即草图，手绘图识别是近年来国内外研究的一个热点。手绘图识别工具提供给设计师一个展现设计思维，开展创造性设计工作的平台，这已经受到了越来越多的重视和研究。手绘图的计算机识别是一项多学科的交叉技术，涉及到计算机图形学、CAD技术、模式识别、人机交互技术等多个学科。本文研究流程图领域的在线手绘图识别理论与技术；根据流程图自身的几何特征，以线元、图元作为识别单元来识别手绘流程图。 线元识别过程中，首先对采样点做降噪、多边形近似等预处理；然后根据线元的三个特征：闭合性、拐点、包围盒长宽比对其做粗分类；不同的线元有不同的识别算法来进行线元的细分类。 图元几何结构特征的描述是图元识别的前提。重点研究了构成图元的线元间几何关系特征的判定方法与判定条件。运用结构模式识别中的可变形模板匹配法识别图元。研究了流程图箭头识别的一些简单方法。 从理论上研究了手绘流程图整体识别与规整的原理。根据草图上下文数据库中的数据，依照基于规则的知识库中的规则对手绘流程图做文法分析，推断线元间，图元间的几何关系，最后对识别成功的图形作出几何规整。 本文提出的识别算法得到了开发的识别系统的验证。结果证明基于几何特征的识别方法比较简单、识别速度较快、识别准确性较高。这些算法对于其他领域的草图识别亦有借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

西北工业大学业学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明

第一章绪论

1.1引言

1.2草图与设计

1.2.1手绘图

1.2.2计算机支持的草图技术

1.3手绘图识别

1.3.1手绘图识别技术

1.3.2手绘图识别研究现状及其开发的工具

1.3.3具体领域的草图理解

1.4本文研究内容与研究方法

第二章手绘流程图的线元识别理论

2.1线元的基本概念及其分类

2.1.1基本概念

2.1.2线元分类

2.2线元识别原理

2.3数据采集与采样点预处理

2.3.1数据采集

2.3.2采样点预处理技术

2.4线元特征定义

2.5线元识别

2.5.1折线段识别与拟合

2.5.2直线段识别与拟合

2.5.3二次曲线不变量的理论

2.5.4最小中值二乘拟合法

2.5.5二次曲线识别与拟合

2.6本章小结

第三章手绘流程图的图元识别研究

3.1图元分类

3.2图元的结构特征描述

3.2.1线元间几何关系判断方法

3.2.2线元间几何关系判断条件

3.2.3图元结构特征的提取

3.3图元识别

3.3.1结构模式识别理论

3.3.2流程图图元识别的可变形模版匹配法

3.4流程图箭头识别

3.5本章小结

第四章手绘流程图整体识别的理论研究

4.1手绘流程图识别规整技术

4.2手绘流程图识别规整系统

4.2.1基于上下文的设计意图捕捉

4.2.2基于规则的知识库构建

4.2.3手绘流程图文法分析

4.3手绘流程图识别规整的实现

4.4本章小结

第五章手绘流程图识别的算法验证

5.1系统的面向对象的程序设计结构

5.2数据存储结构

5.2.1数据存储结构概述

5.2.2手绘流程图在线识别系统的数据结构

5.3识别规整结果

5.4结果分析

5.5本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢