[发明专利]一种汽车造型轮廓描述及其效果评价的方法

摘要

一种汽车造型轮廓描述及其效果评价的方法，包括图像预处理、复坐标函数转换、标准化插值、傅里叶描述子计算、轮廓边界拟合和描述效果评价。本发明构建了完善的傅里叶汽车造型轮廓描述和评价模型，提供了汽车造型轮廓傅里叶描述及其效果评价方法；与基于轮廓关键点坐标和样条曲线的方法相比，本发明数据获取简单、效率高，描述汽车轮廓的方式更具整体性，提高了汽车造型轮廓线的描述精度；与极坐标傅里叶方法相比，本发明所得的汽车造型轮廓描述的各项指标数据均具有一定的优势，保证了汽车造型轮廓的描述精度和稳定性，并将一维傅里叶系数数据增加到四维，为增强汽车造型后续研究的准确性提供足够的数据维度保证。

主权项

1.一种汽车造型轮廓描述及其效果评价的方法，其特征是按如下步骤：(1)图像预处理先将样本汽车侧面实物照片经过二值图像、平滑处理和阈值分割后，滤除图像背景的非目标信息，再提取汽车的轮廓边界特征，得到以轮廓边界某点为起始点，沿顺时针或逆时针方向绕边界一周，由a个离散采样点的x、y坐标组成的二维轮廓点坐标序列，该序列可表示为：(x(i),y(i))(i＝0,1,…,a‑1)轮廓采样点坐标的平均值，即轮廓的中心坐标为：(2)复坐标函数转换将直角坐标系轮廓上每点的x、y坐标转化为复平面上对应点的复数表达式，用一个复函数关系式代表二维轮廓点坐标序列，实现数据的降维；采用复坐标函数作为轮廓边界点的转换函数，可表示为：z(i)＝x(i)+jy(i)  (2)消除偏心后的轮廓边界函数为：z(i)＝[x(i)‑xc]+j[y(i)‑yc]  (3)(3)标准化插值在复坐标系下，采用等距原理采样，设统一的新插值点数为A，样本形态边界轮廓的周长为：则等弧长采样间距为：设第s个新插值点位于原轮廓点z(m)和z(m+1)之间，原轮廓点z(m)到起始点的距离为：第s个新插值点到起始点的距离为：根据两点间任意一点的坐标求解公式：ω＝(1‑α)ω1+αω2(0≤α≤1)  (8)式中：ω是所求点的x或y坐标，ω1和ω2是已知两点的x或y坐标，α是所求点到两点间的距离之比，则新插值点数据序列z(s)表示为：(4)傅里叶描述子计算将z(s)在复平面实轴和虚轴的投影用傅里叶级数展开为：式中：为轮廓中心点的横坐标，为轮廓中心点的纵坐标，n为谐波频次，N为最大谐波频次，t为弧长参数；将以上新插值点坐标函数转换成傅里叶系数a_xn、b_xn、a_yn、b_yn为：式中：A为新插值点数，四个系数与同一谐波频次n对应；则任意封闭的轮廓可用一组包含n个谐波频次的傅里叶系数描述成：(5)轮廓边界拟合用傅里叶逆变换将n次谐波的傅里叶描绘子数据重新转换成轮廓点坐标数据序列，来表征汽车造型轮廓曲线，在选择谐波频次拟合轮廓边界时，结合视觉判断来确定一个恰当的频次谐波；(6)描述效果评价a.拟合误差指标假定某样本汽车造型轮廓上的数据点有M个，轮廓上的某点为p_k，拟合曲线上的对应点为q_k，那么，该样本的拟合误差指标参数包括两条曲线上对应点的距离D_k、均值误差最大误差D_max和误差标准差D_var，其计算式分别为：b.最大谐波频次指标在达到相同拟合误差情况下，取最大谐波频次最小者；c.视觉效果指标结合不同谐波频次下的视觉效果指标来予以综合判断；d.拟合误差迭代寻优速度指标将最大谐波频次指标结合各对应点的均值误差、最大误差和误差标准差数据，用折线图来刻画这些数据之间的联系，形成在不同最大谐波频次N下的拟合误差三项指标参数曲线图。通过该图，可获得不同傅里叶方法下拟合误差迭代寻优速度的指标；e.多样本拟合误差迭代寻优稳定性指标通过比较多样本在不同最大谐波频次N下的均值误差指标参数曲线图和最大误差指标参数曲线图，获得多样本拟合误差迭代寻优稳定性指标；先对比两种不同傅里叶方法的各项指标情况，得到两种方法的各项指标得分，再结合各指标权重值计算两种方法的描述效果评价得分，进而量化衡量两种不同傅里叶方法的描述效果；各项指标得分可通过定量数据对比和视觉观察得到；假定要评价X、Y两种不同傅里叶方法的描述效果，可先逐项对比这两种不同傅里叶方法的五项指标，确定各项指标的优劣，其中较好的指标得分为1，较差的指标得分为0，具体各项指标得分关系式可表述为：式中：XIj为X傅里叶方法下第Ij个指标得分，YIj为Y傅里叶方法下第Ij个指标得分，XIj≥YIj表示X傅里叶方法下第Ij个指标情况好于或等于Y傅里叶方法下第Ij个指标情况，XIj≤YIj表示X傅里叶方法下第Ij个指标情况差于或等于Y傅里叶方法下第Ij个指标；根据德尔斐法确定的权重值，结果如下：权重关系为：式中：W为五个指标权重值之和，WIj为第Ij个指标的权重值，I1为拟合误差指标，I2为最大谐波频次指标，I3为视觉效果指标，I4为拟合误差迭代寻优速度指标，I5为多样本拟合误差迭代寻优稳定性指标；该两种傅里叶方法对汽车造型轮廓描述效果的评价模型为：式中：SX为X傅里叶方法的描述效果评价得分，SY为Y傅里叶方法的描述效果评价得分。