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《南京航空航天大学》 2005年
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非规则碎片匹配关键技术的研究及实现

周石林  
【摘要】:在非规则碎片匹配问题中,由于碎片的数量非常巨大,繁重而乏味的重复工作使工作人员不堪重负,因此,如何把工作人员从重复的劳动中解脱出来就成为碎片复原问题之中的当务之急,如何用计算机实现匹配也就成为当前许多考古学家和犯罪学家研究的重要问题。本文在研究传统角点提取算法、传统匹配算法的基础上,提出了适合课题需要的平面碎片角点提取算法和平面碎片匹配算法,同时还对三维非规则碎片的匹配进行了探讨。 本文的研究工作主要包括以下五个部分:首先介绍了边界提取的一般情况,以及几种典型的灰度图像的边界提取的算法,着重研究了散乱点的边界提取,针对目前散乱点边界提取缺少最小凸边算法情况做了补充和完善,从而完成灰度图像边界提取工作,使得所提取的边界适合于碎片匹配的下一步的工作;其次,研究了离散点的曲率逼近和角点提取算法,针对目前离散点曲率计算比较粗糙、不适合做碎片匹配曲率计算的情况,结合曲线插值方法,形成了一种新的曲率计算方法,研究了角点提取算法,分析了单尺度角点提取算法和多尺度角点提取算法各自的优、缺点,并且结合两种算法的优点构造了一种新的角点提取算法;然后,研究了目前国内外的平面非规则碎片匹配算法,针对目前匹配算法中计算量特别巨大的情况,以曲线的特征点的提取为基础,以曲线的不变量为手段,形成新的匹配算法,克服了以前碎片匹配算法中计算量很大的缺陷;接着,进行了平面非规则碎片匹配的原型系统的研究;最后,在研究三维曲线匹配的原理的基础上,提出了与曲线上的点的曲率和挠率密切相关的三个不变量,并且给出了基于特征点的三维非规则碎片的匹配算法。
【关键词】:非规则碎片 匹配 角点 散乱点 曲率 挠率
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP391.4
【目录】:
  • 第一章 绪论9-13
  • 1.1 研究的背景、意义和课题来源9-10
  • 1.2 国内外研究状况10-11
  • 1.3 论文的内容及安排11-13
  • 第二章 边界的提取技术13-29
  • 2.1 边界检测概述13
  • 2.2 边界模型和有关图像基础13-15
  • 2.3 常见的边界提取算子15-17
  • 2.4 关于边界提取的国内外的一些代表性的算法17-20
  • 2.5 散乱点边界的提取20-27
  • 2.5.1 提取边围线20-23
  • 2.5.2 一种基于扫描点的平面散乱点云最小凸边的提取算法23-27
  • 2.6 本章小结27-29
  • 第三章 特征点的检测技术29-54
  • 3.1 角点的检测的概况29-30
  • 3.2 角点检测的准则30-31
  • 3.3 单尺度角点检测算法国内外研究概况31-33
  • 3.4 多尺度角点检测算法33-53
  • 3.4.1 卷积33-34
  • 3.4.2 角点检测的小波算法国内外研究的情况34-37
  • 3.4.3 通过曲率尺度空间的图像角点检测37-39
  • 3.4.4 一种准确的角点提取算法39-49
  • 3.4.4.1 多尺度的理论,平面曲线的形状表示39-41
  • 3.4.4.2 平面非规则曲线匹配的一个判定条件41-45
  • 3.4.4.3 一种多尺度角点提取算法45-48
  • 3.4.4.4 与其它角点检测算法的比较48-49
  • 3.4.5 多尺度角点的增强49-53
  • 3.5 本章小结53-54
  • 第四章 碎片的匹配理论与技术54-72
  • 4.1 概述54
  • 4.2 常见的模式识别方法54-55
  • 4.3 模式识别方法国内外研究状况55-58
  • 4.4 一种重新组合二维碎片的多尺度方法58-62
  • 4.5 匹配的准则62
  • 4.6 基于角点的平面碎片匹配算法62-67
  • 4.7 匹配算法的比较67-68
  • 4.8 图象图形匹配中的误差68-70
  • 4.9 本章小结70-72
  • 第五章 平面非规则碎片匹配系统的研究与实现72-86
  • 5.1 功能模板72-74
  • 5.2 系统的层次结构74-75
  • 5.3 菜单和实例75-85
  • 5.4 本章小结85-86
  • 第六章 三维碎片的匹配86-96
  • 6.1 三维碎片匹配原理86-87
  • 6.2 三维碎片匹配研究概况87-90
  • 6.3 三维碎片匹配的技术研究90-95
  • 6.3.1 空间离散点曲率和挠率的计算90-91
  • 6.3.2 三维离散点的匹配的一个条件91-92
  • 6.3.3 三维非规则碎片的匹配算法92-95
  • 6.4 本章小结95-96
  • 第七章 总结和展望96-99
  • 7.1 总结96-98
  • 7.1.1 本文研究工作要点96-97
  • 7.1.2 创新点97-98
  • 7.2 展望98-99
  • 致谢99-100
  • 攻读博士期间参加的主要科研工作100
  • 攻读博士学位期间发表的论文100-101
  • 参考文献101-108

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