基于遺傳算法的二維物體碎片拼接技術(shù)研究.pdf

1、在考古研究、事故分析、拼接游戲、工業(yè)自動(dòng)裝配等工作中經(jīng)常需要把大量的物體碎片拼接成一個(gè)或幾個(gè)完整的物體。在很多情況下，拼接之前對(duì)物體的形狀和個(gè)數(shù)都無(wú)法預(yù)測(cè)，而且不能保證碎片是齊備的。如果手工完成這些工作，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且需要極大的耐性，還會(huì)對(duì)碎片造成二次損壞。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力及存儲(chǔ)設(shè)備容量成倍增長(zhǎng)，使得大量圖像運(yùn)算的處理成為可能，而且數(shù)碼相機(jī)、掃描儀等數(shù)字獲取設(shè)備的高速發(fā)展并廣泛應(yīng)用降低碎片數(shù)據(jù)的采集難度，國(guó)內(nèi)外許多研究者提

2、出了大量的方法嘗試物體碎片的拼接技術(shù)，成為了一個(gè)熱點(diǎn)研究的領(lǐng)域。
　　本文主要針對(duì)基于輪廓曲線匹配的二維物體碎片的拼接問(wèn)題開(kāi)展了研究，主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　應(yīng)用遺傳算法獲取碎片的輪廓曲線多邊形。首先，對(duì)數(shù)字化的碎片進(jìn)行二值化、邊界提取、數(shù)字曲線數(shù)據(jù)壓縮等操作。然后通過(guò)該曲線上的點(diǎn)列的二進(jìn)制編碼來(lái)定義數(shù)字曲線的染色體，目標(biāo)適應(yīng)函數(shù)為給定曲線和逼近多邊形之間的均方差，并對(duì)遺傳算法進(jìn)行了適應(yīng)性改進(jìn)，構(gòu)造了解決該問(wèn)題的選

3、擇、交叉、變異三個(gè)算子。經(jīng)過(guò)多代的進(jìn)化，所得最優(yōu)染色體中基因值為1的基因?qū)?yīng)數(shù)字曲線的分界點(diǎn)，獲得最優(yōu)逼近多邊形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這一方法能夠得到精確的逼近結(jié)果。
　　以通過(guò)遺傳算法獲得的最優(yōu)逼近多邊形的分界點(diǎn)作為B樣條擬合的控制點(diǎn)，給出了物體碎片的輪廓線的B樣條曲線，得到平面曲線的數(shù)學(xué)模型。在弧長(zhǎng)參數(shù)化下，曲率是空間曲線在旋轉(zhuǎn)和平移下的不變量，且具有局部性和穩(wěn)定性，因此將其選擇為特征集。通過(guò)計(jì)算分段曲線的曲率序列，應(yīng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的LC