應用圖形模式識別技術獲取圖形中的采樣點

摘 要：在大量復雜的工程計算中，將計算機技術應用到獲取工程經驗圖形中采樣點是計算機圖形模式自動識別的應用之一。本文介紹了針對等值坐標系、對數坐標系、多軸坐標系等多個復雜坐標系中的圖形和曲線進行處理的方法。提高了工作人員的工作效率和獲取數據的精確度，避免了人工計算中產生的誤差。

關鍵詞：圖形模式；數學模型；識別技術

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 18-0000-01

一、前言

目前常用的數學模型建立方法通常有：（1）計算公式法；（2）用相應公式模擬曲線，使用最小二乘多項式擬合等；（3）插值方法，拉格朗日插值法；（4）數值積分法。由于這些計算工具需要進行大量的數學計算，因而不能直觀地根據曲線圖形獲取工程參數。特別是對于工程計算，實踐經驗是非常重要的，能夠總結出數學模型的只是一部分，還有一部分是長期實踐得出的寶貴數據所形成的曲線圖形，經過長期的使用已經被業界認可，由于沒有數學模型可以引用，因此，目前所有的取值方法，都不能夠很直觀地實現上述經驗圖形或者曲線上各采樣點的工程參數取值。

如果僅用計算機對圖形或曲線進行直接測量，往往只能得到該圖形或曲線中各點所對應的計算機系統所提供的坐標值，這并不是用戶想得到的采樣點工程參數。在一些情況較為復雜的多坐標系、對數坐標等復雜的坐標系中，其中圖形或曲線上各點所對應的工程參數值，更是無法直觀地測量該點在坐標系中的位置。現提出一種利用計算機從圖形中自動獲取采樣點工程參數值的方法，很好地解決了業內在沒有數學模型標準的情況下圖形采樣點對應工程參數的取值問題。

二、實現思路

坐標系統是每一個圖形操作（包括調整大小、移動和繪圖）都要使用繪圖區或容器的坐標系統。雖然用坐標系統能達到成功的圖形效果，然而，如何用坐標系統定義窗體和控件在應用程序中的位置，是至關重要的。坐標系統是一個二維網格，可定義屏幕上、窗體中或其它容器中（如：圖片框或Printer對象）的位置。使用窗體中的坐標，可定義網格上的位置：（x，y）x值是沿x軸點的位置，最左端是缺省位置0。y值是沿y軸點的位置，最上端是缺省位置0。響應鼠標事件可通過MouseDown、MouseMove事件使應用程序對鼠標位置及狀態的變化作出響應。大多數控件能夠識別這些鼠標事件。動態鏈接庫（DLL）則用于在程序運行時加載和鏈接到應用程序的例程庫。本方法利用了系統坐標系和用戶坐標系這兩個概念，其中系統坐標系是指編程者根據需要在計算機系統中建立的標準坐標系，類似于絕對坐標系；用戶坐標系指當前處理的圖形或曲線本身所在的坐標系，類似于相對坐標系。

將待處理的圖形或曲線引入計算機圖形容器中，圖形為紙面繪圖時，先將該紙面圖形處理為計算機可識別和操作的矢量化圖形。取得圖形所在用戶坐標系坐標原點在窗體中的位置；根據圖形中各采樣點在用戶坐標系中的位置關系，逐個確定其在窗體中的相對位置；得到每個采樣點在系統坐標系中彼此的相對關系，計算出兩兩相鄰采樣點的距離，并以此為系統坐標系與用戶坐標系的坐標變換單位量；移動光標，生成跟隨光標的數值，利用上述變換單位量，取得各采樣點所對應的工程參數數值。

三、多種復雜坐標的處理方法

（一）等值坐標系中的圖形和曲線處理

當圖形或曲線處于等值坐標系中，其取值計算過程為：

X軸單位量=（用戶坐標的X軸最大值在系統坐標中的坐標值-用戶坐標的軸圓點值在系統坐標中的X坐標值）/用戶坐標軸的最大值的物理量；

X軸自定義函數=（當前光標在系統坐標中的X坐標值-用戶坐標的軸圓點值在系統坐標中的X坐標值）/X軸單位量；

Y軸單位量=（用戶坐標的Y軸最大值在系統坐標中的坐標值-用戶坐標軸的圓點值在系統坐標中的Y坐標值）/用戶坐標的軸最大值的物理量；

Y軸自定義函數=（當前光標在系統坐標中的Y坐標值-用戶坐標軸的圓點值在系統坐標中的Y坐標值）/Y軸單位量。

（二）對數坐標系中的圖形和曲線處理

當圖形或曲線處于對數坐標系中，其取值計算過程為：判斷光標在用戶坐標系統中的位置，取出當前光標介于任意兩個采樣點之間的坐標值；根據公式計算：

Y軸自定義函數=（采樣點中物理值大的值-（當前光標在系統坐標中的坐標值-較大的采樣點在系統坐標系中的坐標值）（/兩個采樣點在系統坐標系中的坐標值的差的絕對值）/兩個采樣點的物理值差的絕對值）。

（三）多軸坐標系的處理

當曲線需繪制在多坐標系時，其取值計算過程為：先建立多軸坐標系；對于除x、y軸外的其它軸，根據對應的關系計算出轉換關系；形成多軸的坐標系和一組多個返回值。

（四）斜率的處理

坐標調整后的斜率計算：

斜率=斜率×（用戶坐標的軸圓點值在系統坐標中的x坐標值-當前光標在系統坐標中的x坐標值）+當前光標在系統坐標中的Y坐標值。

四、結束語

經過以上不同坐標的分類處理，利用計算機編程語言進行相應程序的編寫，最終實現通過鼠標在轉化為矢量圖形的工程圖上進行采樣點的精確獲取。此項技術應用在機械工程中會節約大量的成本并能提高工作效率。

參考文獻：

[1]邊肇祺，張學工.模式識別（第二版）[M].北京：清華大學出版社，2000，1.

[2]張洪剛，陳光，郭軍.圖像處理與識別[M].北京：郵電大學出版社，2006，10，13.

[3]張宏林.精通Visual C++數字圖像處理模式識別技術及工程實踐（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[作者簡介]張玉娟（1971.12-），天津渤海職業技術學院信息工程系，副教授，從事計算機教學工作，研究方向：軟件工程。