專利名稱：提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖形識別技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種防寵物踩踏式報(bào)警裝置以及一種提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
2010年6月提交國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局審查的“無線防觸摸踩踏式彩燈音樂報(bào)警器”(申請?zhí)?01020223668.X)等實(shí)用新型專利提出了一種由縱、橫兩層導(dǎo)線網(wǎng)組成的踩踏式報(bào)警裝置，隨后，試圖借助單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)出掃描跟蹤被踩踏區(qū)域的輪廓、 測量若干被踩踏區(qū)域的長度或面積等特征參數(shù)的方法，又提出了 “防寵物踩踏式報(bào)警器及其區(qū)分人與小動(dòng)物踩踏的方法”(申請?zhí)?01010198721.X)、“防寵物踩踏式報(bào)警器及其同時(shí)測量若干區(qū)域長度的方法”(申請?zhí)?010102^536. 0)、“防寵物踩踏式報(bào)警器及其同時(shí)測量若干區(qū)域面積的方法”(申請?zhí)?1010102^539. 4)等發(fā)明專利，使得踩踏式報(bào)警器能夠識別人與小動(dòng)物的踩踏，實(shí)用于防盜報(bào)警工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器，它以踩踏式報(bào)警器為物理基礎(chǔ)，利用單片機(jī)技術(shù)，提出一種提取被踩踏區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法，據(jù)此方法單片機(jī)系統(tǒng)能夠提取、記憶并識別被踩踏的區(qū)域，在受到未被記憶的踩踏時(shí)發(fā)出報(bào)警聲。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的所采用的技術(shù)方案是所述踩踏式報(bào)警器由一個(gè)長方形框架、 電池組、單片機(jī)系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進(jìn)電路、學(xué)習(xí)電路、音樂電路以及提取并記憶、 識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序組成；其中，長方形框架的上部和底部各有一組電極，分別稱之為列電極組和行電極組，每一組電極包括72根彼此獨(dú)立、間距均勻、裸露的導(dǎo)線，兩組導(dǎo)線排列的方向相互垂直，列電極組的導(dǎo)線分別依序連接到并入串進(jìn)電路的各個(gè)并行輸入端，行電極組的導(dǎo)線分別依序連接到串入并出電路的各個(gè)并行輸出端，單片機(jī)系統(tǒng)裝載有提取并記憶、識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序，單片機(jī)系統(tǒng)的口線Pl. 0分別連接一個(gè)按鍵開關(guān)和一個(gè)下拉電阻，按鍵開關(guān)與下拉電阻的另一端分別連接到電源正極與負(fù)極，構(gòu)成學(xué)習(xí)電路，口線P3. 7連接到音樂電路的輸入端，電池組作為本裝置的電源。所述長方形框架的上部和底部的兩組電極由該框架的兩側(cè)絕緣隔離并支撐著。所述單片機(jī)系統(tǒng)包括一塊單片機(jī)及其晶振電路和上電復(fù)位電路、隨機(jī)存儲器電路，其中，隨機(jī)存儲器電路由一塊74HC373和若干64KB的RAM組成。所述串入并出電路由9塊74HC164級聯(lián)組成第一塊74HC164的信號串行輸入端 A連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸出口線Pl. 2，其最高位輸出端QH連接到第二塊的信號串行輸入端 A，第二塊的最高位輸出端QH連接到第三塊的信號串行輸入端A，依次類推，共產(chǎn)生8 (位/ 塊)X9塊=72位的信號并行輸出端；9塊74HC164的清零端與信號串行輸入端B都連接到電池組的正極，它們的時(shí)鐘信號輸入端都連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸出口線Pl. 3。
所述并入串進(jìn)電路由9塊74HC165級聯(lián)組成最后一塊74HC165的并入串出信號端QH連接到前一塊的信號串行輸入端DS，依次類推，共產(chǎn)生8 (位/塊)X 9塊=72位的信號并行輸入端，每一位信號并行輸入端還各自連接一個(gè)下拉電阻到電池組的負(fù)極，第一塊 74HC165的并入串出信號端QH連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸入口線Pl. 5，這9塊74HC165的并入數(shù)據(jù)裝載控制端/PL都連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸出口線Pl. 6，它們的時(shí)鐘信號輸入端都連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸出口線Pl. 7，它們的時(shí)鐘使能輸入端/CE都連接到電池組的負(fù)極。所述提取并記憶，識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序包括提取并記憶區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法以及識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的方法，具體如下所述步驟一、行電極組的導(dǎo)線逐根輪流輸出高電平，同時(shí)檢測列電極組導(dǎo)線的電平的高低情況，一旦檢測到發(fā)生了從低到高的電平變化，則啟動(dòng)提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序提取目標(biāo)區(qū)域的輪廓，它以其輪廓格點(diǎn)的集合IOi (X，y)}表示，分析區(qū)域輪廓的特征軸，它以區(qū)域的特征輪廓格點(diǎn)對，據(jù)此，提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)，稱之為當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)，該參數(shù)共有4j組，并依序存放在預(yù)定的存儲器空間；步驟二、查看學(xué)習(xí)電路中的按鍵開關(guān)是否閉合是，把當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)存放在預(yù)定的存儲器空間，該參數(shù)共有4j 組，稱之為已記憶目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)；否，則逐組比較當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)與已記憶目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)，已記憶目標(biāo)區(qū)域的數(shù)目根據(jù)學(xué)習(xí)電路中的按鍵開關(guān)被啟動(dòng)的次數(shù)增加，每一塊已記憶目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)組都包括4j組，每4j組之一組中只要有的數(shù)據(jù)與當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的4j組中之一組相一致，就判斷為兩者相符，然后，通過單片機(jī)輸出口線P3. 7發(fā)送出高電平信號脈沖，激勵(lì)音樂電路發(fā)出報(bào)警音樂；參數(shù)可以預(yù)先設(shè)置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整，例如r%= 60% ；步驟三、跳轉(zhuǎn)步驟一。所述提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序包括提取并保存目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法，其步驟如下步驟一、建立直角坐標(biāo)系行電極組的導(dǎo)線彼此間距均勻，列電極組的導(dǎo)線也彼此間距均勻，它們在空間縱橫交錯(cuò)，其交錯(cuò)處形成了格點(diǎn)；平時(shí)，行、列電極在格點(diǎn)處并不發(fā)生接觸，只有在發(fā)生踩踏時(shí)才會(huì)出現(xiàn)接觸；以位于左下角的格點(diǎn)為(平面)直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，其X軸和Y軸的正方向分別沿行、列電極的排列方向，X軸和Y軸的最小分度值分別等于行、列電極組各自的間距；步驟二、提取目標(biāo)區(qū)域的輪廓，以輪廓格點(diǎn)的集合IOiU, y)}表示，其中，0表示 Outline，下標(biāo)變量i表示輪廓格點(diǎn)Oi (X，y)在IOiU, y)}中的順序計(jì)數(shù)值，由檢測目標(biāo)區(qū)域的輪廓的掃描跟蹤輪廓格點(diǎn)的方法決定，i = 1，2，3，...，n，n e正整數(shù)，沿區(qū)域的輪廓順時(shí)鐘方向增加；步驟三、分析目標(biāo)區(qū)域的特征軸，它由區(qū)域輪廓{A(X，y)}上距離最遠(yuǎn)的一對輪廓格點(diǎn){0^和，>0，6^(^)漣線而成，稱之為特征輪廓格點(diǎn)對；其中，上標(biāo)變量j表示目標(biāo)區(qū)域輪廓格點(diǎn)間具有相同的距離、且此距離為最大值的輪廓格點(diǎn)對的數(shù)目，對于腳型等踩踏區(qū)域，一般地，j = 1，但是，在理論上，j = 1,2,..., f，f e正整數(shù)，f <n，下標(biāo)變量s(j)，e(j)分別表示該特征輪廓格點(diǎn)對的起始格點(diǎn)與末端格點(diǎn)的順序計(jì)數(shù)值；具體方法如下步驟1，設(shè)置輪廓格點(diǎn)間距離的最大值的寄存器變量為L2，特征輪廓格點(diǎn)對的下標(biāo)變量i的寄存器變量分別為s (j), e(j)；初始化=L2 = 0, J = 0 ；步驟2，指向第一個(gè)起始輪廓格點(diǎn)O1(^y),即i = 1 ；步驟3，設(shè)置本輪計(jì)算并比較兩個(gè)輪廓格點(diǎn)間的距離工作的計(jì)算器變量k，k e正整數(shù)；初始化k = 1 ；步驟4，計(jì)算起始輪廓格點(diǎn)Oi (x，y)與某一輪廓格點(diǎn)0i+k(x，y)間的距離的平方值L2l=^k-Xf +{yi+k-yi)2步驟5，如果g > Z2 ’令 j = 1，s (j) = i，e (j) = i+k, L2=L21-,如果釕=L2，令j = j+1, s (j) = i, e (j) = i+k ；如果Z丨< L2，執(zhí)行下一步驟；步驟6，查看本輪“計(jì)算并比較”工作是否已經(jīng)進(jìn)行到最末一個(gè)輪廓格點(diǎn)如果i+k < n-1，則指向下一個(gè)輪廓格點(diǎn)k = k+1，然后，跳轉(zhuǎn)步驟4，繼續(xù)本輪“計(jì)算并比較”工作； 如果i+k = n-1，就結(jié)束本輪工作，更新起始輪廓格點(diǎn)為下一個(gè)輪廓格點(diǎn)i = i+1 ；步驟7，查看新的起始輪廓格點(diǎn)是否是最末的一個(gè)輪廓格點(diǎn)如果i <n-l，跳轉(zhuǎn)步驟3，開始新的一輪計(jì)算并比較兩個(gè)輪廓格點(diǎn)間的距離工作；如果i = n-1，結(jié)束全部“計(jì)算并比較”工作，輪廓格點(diǎn)間距離的最大值保存在寄存器變量L2中，特征輪廓格點(diǎn)對的下標(biāo)變量i保存在寄存器變量s (j), e(j)中，特征輪廓格點(diǎn)對的數(shù)目保存在上標(biāo)變量j中。步驟四、根據(jù)區(qū)域的特征輪廓格點(diǎn)對{0/ω(υ)々/ω(υ)}，提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)，并依序存放在預(yù)定的存儲器空間，具體步驟如下步驟1，設(shè)置計(jì)數(shù)器C，初始化c = 0 ；步驟2，c = c+l;步驟3，以區(qū)域特征輪廓對之末端格點(diǎn)C^)(x，力為起點(diǎn)，順時(shí)鐘方向提取形狀特征參數(shù)characN個(gè)，依序存放該組參數(shù)入預(yù)定的存儲器空間；步驟4，以區(qū)域特征輪廓對之末端格點(diǎn)Oe%)(x，>0為起點(diǎn)，逆時(shí)鐘方向提取形狀特征參數(shù)characN個(gè)，依序存放該組參數(shù)入預(yù)定的存儲器空間；步驟5，以區(qū)域特征輪廓對之起始格點(diǎn)OJw(U)為起點(diǎn)，順時(shí)鐘方向提取形狀特征參數(shù)characN個(gè)，依序存放該組參數(shù)入預(yù)定的存儲器空間；步驟6，以區(qū)域特征輪廓對之起始格點(diǎn)Aiw(U)為起點(diǎn)，逆時(shí)鐘方向提取形狀特征參數(shù)characN個(gè)，依序存放該組參數(shù)入預(yù)定的存儲器空間；步驟7，如果c < j，則跳轉(zhuǎn)步驟9，繼續(xù)“提取并存放”工作；如果c = j，則結(jié)束全部“提取并存放”工作，共獲得本目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)4j組。所述提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序中步驟四所述以特征輪廓格點(diǎn)對 {Ο/ω(χ，>0，Ο/ω(χ，>0沖的一個(gè)格點(diǎn)例如Ο/ω(χ，>0為起始點(diǎn)，順時(shí)鐘方向提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法如下步驟1，設(shè)置預(yù)定的形狀特征參數(shù)的提取個(gè)數(shù)占該區(qū)域的全部輪廓格點(diǎn)個(gè)數(shù)N的百分比為P%，則提取的形狀特征參數(shù)的個(gè)數(shù)為characN = INT (NXρ% )；步驟2，設(shè)置形狀特征參數(shù)的計(jì)數(shù)器為k，初始化k = 0 ；
步驟3，查表計(jì)算矢量Ο^ ^ χ^)與X軸的正方向的夾角；步驟4，設(shè)置格點(diǎn)的下標(biāo)變量為i = e(j)；步驟5，如果i < N，則跳轉(zhuǎn)步驟8 ；如果i = N，則查表計(jì)算矢量與X軸的正方向的夾角β (1)；步驟6，如果 i3es 彡 β (1)，取 θ (1) = β63-β ⑴，否則取 θ (1)= 360° +(β63-β (1))；步驟7，i = 1，k = k+1 ；步驟8，計(jì)算ο/ )—0^^與X軸的正方向的夾角β (i+D ；步驟9，如果 β es 彡 β (i+1)，取 θ (i+1) = β es- β (i+1)，否則取 θ (i+1)= 360° +(β63-β (i+1))；步驟10，i = i+1，k = k+1 ；步驟11，查看是否已經(jīng)提取到了預(yù)定數(shù)目的形狀特征參數(shù)如果k < characN，跳轉(zhuǎn)步驟8，繼續(xù)提取工作，否則結(jié)束本輪提取形狀特征參數(shù)的工作。所述提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序中步驟四所述以特征輪廓格點(diǎn)對 {0/w(u)，0。(x，州中的一個(gè)格點(diǎn)例如0/w(x，_v)為起始點(diǎn)，逆時(shí)鐘方向提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法如下步驟1，設(shè)置預(yù)定的形狀特征參數(shù)的提取個(gè)數(shù)占該區(qū)域的全部輪廓格點(diǎn)個(gè)數(shù)N的百分比為P%，則提取的形狀特征參數(shù)的個(gè)數(shù)為characN = INT (NXρ% )；步驟2，設(shè)置形狀特征參數(shù)的計(jì)數(shù)器為k，初始化k = 0 ；步驟3，查表計(jì)算矢量與X軸的正方向的夾角；步驟4，設(shè)置格點(diǎn)的下標(biāo)變量為i = e (j)；步驟5，如果i < 1，則跳轉(zhuǎn)步驟8 ；如果i = 1，則查表計(jì)算矢？與X軸的正方向的夾角β (N)；步驟6，如果 i3es 彡 β (N)，取 θ (N) = β63-β (N)，否則取 θ (N)= 360° +(U(N));步驟7，i = N，k = k+1 ；步驟8，計(jì)算X軸的正方向的夾角β (i_l)；步驟9，如果 β es 彡 β (i-1)，取 θ (i-1) = β es- β (i-1)，否則取 θ (i-1)= 360° +(U (i-1))；步驟10，i = i-1，k = k+1 ；步驟11，查看是否已經(jīng)提取到了預(yù)定數(shù)目的形狀特征參數(shù)如果k < characN，跳轉(zhuǎn)步驟8，繼續(xù)提取工作，否則結(jié)束本輪提取形狀特征參數(shù)的工作。所述提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序中步驟四所述以特征輪廓格點(diǎn)對 {0}sU){x,y),0iU){x,y)}中的一個(gè)格點(diǎn)例如oeJ(J)(x,y)為起始點(diǎn)，順時(shí)鐘方向或逆時(shí)鐘方向提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法中涉及到的“在直角坐標(biāo)系中，查表計(jì)算矢量
χ軸的正方向的夾角β ”的方法如下
步驟1，建立0° -90°范圍內(nèi)的“ e-tane ”數(shù)據(jù)表格，即把(θ (ξ)，^ηθ (ξ)) 一對一對依序存放到預(yù)定的程序存儲器空間里，其中，θ (ξ) =0+ξ Δ θ，計(jì)數(shù)器變量ξ =0，1，2，...，90，分辨率設(shè)置為Δ Θ，取Δ θ =1°，取tan θ (ξ)的值精確到小數(shù)點(diǎn)后三位，該表格的起始地址指針設(shè)置為16位寄存器變量DPTR_0 ；步驟2，計(jì)算t = I ye-ys I / I Xe-Xs I，其值精確到小數(shù)點(diǎn)后三位；步驟3，ξ = 0步驟4，根據(jù)地址指針 DPTR = DPTR_0+1+ ξ、DPTR = (DPTR_0+2)+1+ ξ 從 “ θ -tan θ ”數(shù)據(jù)表格中依次取出相應(yīng)的tan θ ( ξ )與tan θ ( ξ +1);步驟5，如果tan θ ( ξ )彡t彡tan θ ( ξ +1)，則作如下分析如果t-tan θ ( ξ )彡 tan θ ( ξ +l)_t，則取 θ = θ (ξ),如果t-tan θ ( ξ ) < tan θ ( ξ +1)-t，則取 θ = θ ( ξ +1)，然后，執(zhí)行下一步驟；如果t > tane (ξ)且t > tane (ξ+1)，則 ξ = ξ+1，然后，跳轉(zhuǎn)步驟4 ；步驟6，如果ys ( ye, xs ( xe,則定義矢量0^>0_07(^)與X軸的正方向的夾角β 位于第一象限，S卩β = θ，如果，ys > ye, xs > xe,則定義矢量0:^77)^7(^ 與X軸的正方向的夾角日位于第三象限，S卩β = 180° +θ，如果，ys彡ye, xs彡xe,則定義矢量0^") ^ 與X軸的正方向的夾角β位于第二象限，S卩β = 180° -θ，如果，ys < ye, xs > xe,則定義矢量O;(^，"^"^^^與X軸的正方向的夾角β位于第四象限，即β = 360° -θ。本發(fā)明按照行、列兩電極組導(dǎo)線的排列建立二維坐標(biāo)系，掃描檢測被踩踏的若干區(qū)域、跟蹤它們的輪廓、用序數(shù)標(biāo)志各個(gè)輪廓內(nèi)的區(qū)域，其優(yōu)點(diǎn)是，借助單片機(jī)就可以分析各目標(biāo)區(qū)域的特征軸，根據(jù)區(qū)域的特征輪廓格點(diǎn)對以順時(shí)鐘和逆時(shí)鐘兩個(gè)方向提取出目標(biāo)區(qū)域的4j組形狀特征參數(shù)，據(jù)此，可以記憶并識別被踩踏的區(qū)域形狀，適用于踩踏式報(bào)警器；所述提取并記憶區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法以及識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的方法，具有普遍適用的意義。


下面對照附圖進(jìn)一步具體說明本發(fā)明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是單片機(jī)系統(tǒng)的原理圖。圖3是串入并出電路的原理圖。圖4是用數(shù)碼標(biāo)志區(qū)域的示意圖。圖5是并入串進(jìn)電路的原理圖。圖6是跟蹤區(qū)域輪廓的規(guī)則的示意圖，包括情形(a)-(r)；其中，每一種情形的中心為當(dāng)前坐標(biāo)位置，虛線箭頭表示當(dāng)前位置的來源方向，實(shí)線箭頭表示當(dāng)前位置的移動(dòng)方向，數(shù)據(jù)0與其它非1的數(shù)據(jù)等效，情形(q)表示跟蹤輪廓過程中可能遇到的“奇異的隅角”，情形(r)表示跟蹤輪廓過程的結(jié)束條件，其中的R7對應(yīng)著本輪跟蹤區(qū)域輪廓過程所獲得的最前面的5個(gè)位置坐標(biāo)之一。圖7是說明跟蹤被踩踏區(qū)域輪廓的前一部分過程的示意圖。圖8是應(yīng)用跟蹤區(qū)域輪廓的規(guī)則的實(shí)例，圖中，a是跟蹤區(qū)域輪廓的起始點(diǎn)，b是 “奇異的隅角”，d是跟蹤過程的終止點(diǎn)。圖9圖解在直角坐標(biāo)系中矢量X軸的正方向的夾角β的定義。 注意，圖中表示β的弧度箭頭總是指向矢量的末端，tanO° = 0 ^ tan θ ( tan90° =⑴， 為增函數(shù)。圖10圖解根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的一對特征輪廓格點(diǎn){0s(j) (X，y), 0e(J) (χ, y)}，提取其形狀特征參數(shù)的方法。(a)以0e(j) (x,y)為起始點(diǎn)，逐個(gè)輪廓格點(diǎn)計(jì)算2個(gè)鄰近輪廓格點(diǎn)的連線矢量與特征軸0:(7(^)^^ (表示為TJ的夾角，該計(jì)算進(jìn)行的方向包括順時(shí)鐘方向與逆時(shí)鐘方向，因此，計(jì)算結(jié)果構(gòu)成兩組形狀特征數(shù)據(jù)；(b)順時(shí)鐘方向計(jì)算與Tes的夾角θ (i+1)如果β es彡β (i+1)， 取 θ (i+1) U (i+1)，否則取 θ (i+1) = 360° +(β63-β (i+1))，該夾角 θ (i+1)定義為特征軸Tes順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)該角度以后與重合；(c)逆時(shí)鐘方向計(jì)算與Tes的夾角θ (i-1)如果β es彡β (i-1)， 取 θ (i-1) = β63-β (i-1)，否則取 θ (i-1) = 360° +(β63-β (i-1))，該夾角 θ (i-1)定義為特征軸Tes順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)該角度以后與重合；上述i3es、β (i+1)、β (i-1)分別表示特征軸、兩鄰近輪廓格點(diǎn)
的連線矢量)、χ軸的正方向的夾角。根據(jù)檢測目標(biāo)區(qū)域輪廓的掃描跟蹤輪廓格點(diǎn)的方法，輪廓格點(diǎn)Oi(Xd)的下標(biāo)變量i順時(shí)鐘方向遞增計(jì)數(shù)，同時(shí)，其下一個(gè)輪廓格點(diǎn)0i+1(x，y)位于其4個(gè)鄰近格點(diǎn)之一，而不會(huì)出現(xiàn)在其4個(gè)次鄰近的格點(diǎn)(即對角線格點(diǎn))上，因此，.0Jx]~y)0~~(x,y)、X軸的正方向的夾角 β (i+1), β (i-1) = 0,90°，180°，270° 之一。圖11是根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的一對特征輪廓格點(diǎn){0s(j) (X，y), 0e(J) (χ, y)}，提取其形狀特征參數(shù)的方法的圖解(續(xù))。(a)以0s(j) (x,y)為起始點(diǎn)，逐個(gè)輪廓格點(diǎn)計(jì)算2個(gè)鄰近輪廓格點(diǎn)的連線矢量與特征軸￠(7(^7) :^ (表示為Tj的夾角，該計(jì)算進(jìn)行的方向包括順時(shí)鐘方向與逆時(shí)鐘方向，因此，計(jì)算結(jié)果構(gòu)成兩組形狀特征數(shù)據(jù)；(c)順時(shí)鐘方向計(jì)算^^""^^與Tse的夾角θ (i+1)如果β se彡β (i+1)， 取 θ (i+1) U (i+1)，否則取 θ (i+1) = 360° +(β36-β (i+1))，該夾角 θ (i+1)定義為特征軸Tse順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)該角度以后與 ^重合；(b)逆時(shí)鐘方向計(jì)算Tse的夾角θ (i-1)如果β se彡β (i-1)， 取 θ (i-1) = β36-β (i-1)，否則取 θ (i-1) = 360° +(β36-β (i-1))，該夾角 θ (i-1)定義為特征軸Tse順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)該角度以后與0^:^)(3；70"^)重合；
上述Tse、β (i-1)、β (i+1)分別表示特征軸ο ^Υο^^ )、兩鄰近輪廓格點(diǎn)的
連線矢量、與χ軸的正方向的夾角。圖中，1.長方形框架，11.長方形框架1的側(cè)面(寬)，12.長方形框架1的側(cè)面 (長)，13.長方形框架1底板上的(行)電極組，14.位于長方形框架的上部的(列)電極組，141.目標(biāo)區(qū)域Ι，142.跟蹤第一個(gè)目標(biāo)區(qū)域的輪廓的起始點(diǎn)，143.跟蹤目標(biāo)區(qū)域輪廓的行掃描檢測方向，144.跟蹤目標(biāo)區(qū)域I獲得的輪廓，145.目標(biāo)區(qū)域Π，21. -29. 74HC164， 31.-39. 74HC165。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括一個(gè)長方形框架(1)、電池組、單片機(jī)系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進(jìn)電路、學(xué)習(xí)電路、音樂電路以及提取并記憶、識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序。所述提取并記憶、識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序涉及“跟蹤被踩踏區(qū)域的輪廓”和 “用相應(yīng)的數(shù)碼標(biāo)志該輪廓所包圍的區(qū)域”，即以不同的數(shù)碼跟蹤并標(biāo)志出不同的被踩踏的區(qū)域。對此，2010年7月提交審查的發(fā)明專利“防寵物踩踏式報(bào)警器及其同時(shí)測量若干區(qū)域長度的方法”(申請?zhí)?010102^536. 0)已經(jīng)作了清楚的表述，為了精簡篇幅，突出主要的內(nèi)容，本發(fā)明不再陳述，摘其有關(guān)要點(diǎn)如下1)用#00H，#01H表示區(qū)域的被踩踏情況、跟蹤區(qū)域的輪廓、用被踩踏區(qū)域的序數(shù)標(biāo)志輪廓內(nèi)區(qū)域的情形如圖4、圖7、圖8所示。2)其“同時(shí)測量若干區(qū)域長度以區(qū)分腳型程序”之步驟四敘述了 “跟蹤被踩踏區(qū)域的輪廓”的方法， 它按照從左向右、從上向下的行、列檢測順序，尋找代表被踩踏的電極接觸點(diǎn)的數(shù)據(jù)#01H， 直到最后一行的最后一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)被搜索完畢為止。圖6是“跟蹤區(qū)域輪廓的規(guī)則”的示意圖。幻跟蹤完一塊獨(dú)立的區(qū)域以后，踩踏區(qū)域數(shù)目計(jì)數(shù)器&加1，表示剛才被跟蹤的區(qū)域的順序計(jì)數(shù)，然后，開始“同時(shí)測量若干區(qū)域長度以區(qū)分腳型程序”之步驟四所述“用相應(yīng)的數(shù)碼標(biāo)志該輪廓所包圍的區(qū)域”的工作按照從左向右、從上向下的行、列檢測順序，逐個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)地在整個(gè)防寵物踩踏式報(bào)警器所警戒的區(qū)域內(nèi)搜索數(shù)據(jù)#01H，如果找到了 #01H的坐標(biāo)點(diǎn)，就分析它是否處于計(jì)數(shù)值R7所表示的輪廓之包圍中，如果它屬于該輪廓包圍圈內(nèi)，用數(shù)碼R7賦予該坐標(biāo)點(diǎn)。所述與當(dāng)前的踩踏區(qū)域數(shù)目計(jì)數(shù)器R7對應(yīng)的被踩踏區(qū)域的標(biāo)志工作一直進(jìn)行到最后一行的最后一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)才告結(jié)束。4)上述工作針對被掃描檢測到的第一塊被踩踏的區(qū)域。然后，清零RAM內(nèi)的臨時(shí)存儲區(qū)，恢復(fù)當(dāng)前X，y坐標(biāo)指針DPTR為當(dāng)前跟蹤坐標(biāo)指針，把它指向下一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，繼續(xù)跟蹤其它被踩踏區(qū)域的輪廓、“用相應(yīng)的數(shù)碼標(biāo)志該輪廓所包圍的區(qū)域”。“用相應(yīng)的數(shù)碼標(biāo)志該輪廓所包圍的區(qū)域”有利于跟蹤多塊被踩踏區(qū)域的輪廓、明確測量的結(jié)果。圖7示意了跟蹤被踩踏區(qū)域輪廓的前一部分過程。《基于圖像內(nèi)容檢索技術(shù)》(周明全、耿國華、韋娜著，清華大學(xué)出版社，2007年7月第一版)介紹了一種基于形狀邊界特征的圖像檢索方法鏈碼表示法，它通過對邊界特征的描述來獲取圖像的形狀參數(shù)，對本發(fā)明有啟發(fā)作用，因此摘錄在此。先建立一個(gè)正方形網(wǎng)格，尋找與曲線最接近的網(wǎng)格點(diǎn)作為起始點(diǎn)，順著曲線向前搜索與網(wǎng)格線的交點(diǎn)，選擇最接近這個(gè)交點(diǎn)的網(wǎng)格點(diǎn)，稱之為曲線的網(wǎng)格近似點(diǎn)。繼續(xù)搜索直到曲線的終點(diǎn)。這一過程稱為曲線的網(wǎng)格離散化。從起始點(diǎn)開始，依次將曲線的網(wǎng)格近似點(diǎn)用線段相連，并標(biāo)明方向。相鄰兩網(wǎng)格點(diǎn)連線有8種可能方向k· 45° (k = 0，l，2，3，4，5，6，7)。如果兩個(gè)曲線的網(wǎng)格近似點(diǎn)之間的連線方向?yàn)閗*45°，就用k作為這條連線的代碼，并稱它為環(huán)。一條曲線被離散化，結(jié)果形成η個(gè)環(huán)，最終此曲線可近似地表示為表達(dá)式An = B1B2B3B4......an, Bi e {0,1,2,3,4,5,6,7), i = 1,2,3......, η上述由曲線到曲線網(wǎng)格的近似點(diǎn)，最后形成鏈碼AnW表示過程稱為曲線的鏈碼編碼過程。曲線由起點(diǎn)坐標(biāo)和鏈碼例如A11 = 1，0，10，1，2，2，4，3，4，4完全確定，即能夠重建。上述鏈碼表示中，形狀輪廓上點(diǎn)的八鄰域方向置是固定不變的，該鏈碼表示不具有旋轉(zhuǎn)的自適應(yīng)性?；谙蛐逆湸a的形狀編碼方法具有旋轉(zhuǎn)不變的性質(zhì)把形狀輪廓上各點(diǎn)的八鄰域中指向形狀形心的方向規(guī)定為O方向，其它7個(gè)方向值按逆時(shí)鐘方向排列。由上述摘要可知，需要解決形狀形心的問題。對于腳型或其它形狀的區(qū)域，其區(qū)域具有某個(gè)特征軸，即區(qū)域輪廓上距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)的連線。腳型一定，兩個(gè)鄰近輪廓格點(diǎn)的連線Oi(Ly)Ow(^y)相對特征軸的方位是一定的，即0i+1(x，y)由Oi(^y)及其連線相對特征軸的方位確定。據(jù)此輪廓格點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以確定區(qū)域的輪廓，此即本發(fā)明的理論依據(jù)。但是，難于區(qū)分特征軸上的特征輪廓點(diǎn)對誰是腳跟上的誰是腳尖上的，因此，只好分別以特征輪廓點(diǎn)為起始點(diǎn)，順時(shí)鐘方向與逆時(shí)鐘方向分別計(jì)算兩個(gè)鄰近輪廓格點(diǎn)的連線 Oi (X，y)0i+1(x, y)相對特征軸的方位，如圖10、圖11所示，一共獲得四組數(shù)據(jù)，作為目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)。在匹配腳型的時(shí)候，只要四組參數(shù)中的一組能夠符合，即可判斷為區(qū)域匹配。考慮到誤差與腳型匹配的實(shí)際，引入可以調(diào)整的百分比因子參數(shù)r%，四組參數(shù)之一組中只要有符合即可以判斷為匹配。進(jìn)一步地，為了增強(qiáng)區(qū)域匹配的誤差容限，有效利用單片機(jī)的運(yùn)算指令，在所述提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序之步驟四末可以增加一個(gè)步驟8 引入一個(gè)可以調(diào)整的分辨率參數(shù)、例如S =10°，把所獲得的區(qū)域形狀特征參數(shù)進(jìn)一步整數(shù)化，方法是
以=/Λ「Γ(|)，于是獲得四組有限數(shù)量的整數(shù)數(shù)據(jù)作為區(qū)域匹配的特征碼。
O考慮到我們的主要目的是識別或區(qū)分腳型，避免小動(dòng)物踩踏所引發(fā)的誤報(bào)警，進(jìn)一步地，可以只考慮提取特征軸輪廓格點(diǎn)對附近部分的形狀特征參數(shù)或特征碼，例如，只提取腳前掌或腳后跟部分的形狀特征參數(shù)或特征碼，為此，引入一個(gè)比例因子，如果
=100%則表示考慮全部的形狀特征參數(shù)或特征碼。如此，不僅減少了計(jì)算工作量，節(jié)省存儲器空間，還有利于踩踏式報(bào)警器檢測一些特殊的情形，如踮著腳尖、穿高跟鞋踩踏。單片機(jī)系統(tǒng)如圖2所示。假設(shè)行、列電極組各有256根導(dǎo)線，會(huì)產(chǎn)生256X256 =65536個(gè)交叉點(diǎn)，每個(gè)交叉點(diǎn)有兩種狀態(tài)分離或接觸，而64KB = 64X1024 = 64X210 =65536，因此，需要擴(kuò)展64KB片外RAM存儲各個(gè)格點(diǎn)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。此外，還要考慮至少 256BX2X4 = 2KB RAM內(nèi)的臨時(shí)存儲區(qū)，以存儲各個(gè)輪廓格點(diǎn)坐標(biāo)的高、低字節(jié)。提取并記憶區(qū)域的形狀特征參數(shù)則還得需要大量的存儲器空間，可以用空余的P3 口線來擴(kuò)展若干 64KB。本發(fā)明所述單片機(jī)系統(tǒng)的輸出或輸入端口線可以根據(jù)實(shí)際情形加以改換，所述列或行電極組所包含的導(dǎo)線的數(shù)目及其間距、相應(yīng)的串入并出、并入串出移位寄存器的數(shù)目以及隨機(jī)存儲器的容量可以根據(jù)本發(fā)明所述掃描檢測原理增加或減少。
權(quán)利要求
1.提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器，其特征在于，所述踩踏式報(bào)警器由一個(gè)長方形框架、電池組、單片機(jī)系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進(jìn)電路、學(xué)習(xí)電路、音樂電路以及提取并記憶、識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序組成；其中，長方形框架的上部和底部各有一組電極，分別稱之為列電極組和行電極組，每一組電極包括72根彼此獨(dú)立、間距均勻、裸露的導(dǎo)線，兩組導(dǎo)線排列的方向相互垂直，列電極組的導(dǎo)線分別依序連接到并入串進(jìn)電路的各個(gè)并行輸入端，行電極組的導(dǎo)線分別依序連接到串入并出電路的各個(gè)并行輸出端，單片機(jī)系統(tǒng)裝載有提取并記憶、識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序，單片機(jī)系統(tǒng)的口線Pl. 0分別連接一個(gè)按鍵開關(guān)和一個(gè)下拉電阻，按鍵開關(guān)與下拉電阻的另一端分別連接到電源正極與負(fù)極，構(gòu)成學(xué)習(xí)電路，口線P3. 7連接到音樂電路的輸入端，電池組作為本裝置的電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器， 其特征在于，所述長方形框架的上部和底部的兩組電極由該框架的兩側(cè)絕緣隔離并支撐
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器， 其特征在于，所述單片機(jī)系統(tǒng)包括一塊單片機(jī)及其晶振電路和上電復(fù)位電路以及隨機(jī)存儲器電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器， 其特征在于，所述串入并出電路由9塊74HC164級聯(lián)組成第一塊74HC164的信號串行輸入端A連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸出口線Pl. 2，其最高位輸出端QH連接到第二塊的信號串行輸入端A，第二塊的最高位輸出端QH連接到第三塊的信號串行輸入端A，依次類推，共產(chǎn)生8 (位 /塊)X9塊=72位的信號并行輸出端；9塊74HC164的清零端與信號串行輸入端B都連接到電池組的正極，它們的時(shí)鐘信號輸入端都連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸出口線Pl. 3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器， 其特征在于，所述并入串進(jìn)電路由9塊74HC165級聯(lián)組成最后一塊74HC165的并入串出信號端QH連接到前一塊的信號串行輸入端DS，依次類推，共產(chǎn)生8 (位/塊)X 9塊=72位的信號并行輸入端，每一位信號并行輸入端還各自連接一個(gè)下拉電阻到電池組的負(fù)極，第一塊74HC165的并入串出信號端QH連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸入口線Pl. 5，這9塊74HC165的并入數(shù)據(jù)裝載控制端/PL都連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸出口線Pl. 6，它們的時(shí)鐘信號輸入端都連接到單片機(jī)系統(tǒng)的輸出口線Pl. 7，它們的時(shí)鐘使能輸入端/CE都連接到電池組的負(fù)極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器， 其特征在于，所述提取并記憶、識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序包括提取并記憶區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法以及識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的方法，具體如下所述步驟一、行電極組的導(dǎo)線逐根輪流輸出高電平，同時(shí)檢測列電極組導(dǎo)線的電平的高低情況，一旦檢測到發(fā)生了從低到高的電平變化，則啟動(dòng)提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序提取目標(biāo)區(qū)域的輪廓，它以其輪廓格點(diǎn)的集合IOi (x，y)}表示，分析區(qū)域輪廓的特征軸， 它以區(qū)域的特征輪廓格點(diǎn)對{Ο/ω(υ),Ο/ω(χ，>0}，據(jù)此，提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)，稱之為當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)，該參數(shù)共有4j組，并依序存放在預(yù)定的存儲器空間；步驟二、查看學(xué)習(xí)電路中的按鍵開關(guān)是否閉合是，把當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)存放在預(yù)定的存儲器空間，該參數(shù)共有4j組，稱之為已記憶目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)；否，則逐組比較當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)與已記憶目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)，已記憶目標(biāo)區(qū)域的數(shù)目根據(jù)學(xué)習(xí)電路中的按鍵開關(guān)被啟動(dòng)的次數(shù)增加，每一塊已記憶目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)組都包括4j組，每4j組之一組中只要有的數(shù)據(jù)與當(dāng)前目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的4j組中之一組相一致，就判斷為兩者相符，然后，通過單片機(jī)輸出口線P3. 7 發(fā)送出高電平信號脈沖，激勵(lì)音樂電路發(fā)出報(bào)警音樂；參數(shù)可以預(yù)先設(shè)置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整，例如r%= 60% ； 步驟三、跳轉(zhuǎn)步驟一。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器， 其特征在于，所述提取并記憶、識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序其步驟一所述提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序包括提取并保存目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法，其步驟如下步驟一、建立直角坐標(biāo)系行電極組的導(dǎo)線彼此間距均勻，列電極組的導(dǎo)線也彼此間距均勻，它們在空間縱橫交錯(cuò)，其交錯(cuò)處形成了格點(diǎn)；平時(shí)，行、列電極在格點(diǎn)處并不發(fā)生接觸，只有在發(fā)生踩踏時(shí)才會(huì)出現(xiàn)接觸；以位于左下角的格點(diǎn)為(平面)直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)， 其X軸和Y軸的正方向分別沿行、列電極的排列方向，X軸和Y軸的最小分度值分別等于行、 列電極組各自的間距；步驟二、提取目標(biāo)區(qū)域的輪廓，以輪廓格點(diǎn)的集合IOiOc, y)}表示，其中，0表示 Outline，下標(biāo)變量i表示輪廓格點(diǎn)Oi (X，y)在IOiU, y)}中的順序計(jì)數(shù)值，由檢測目標(biāo)區(qū)域的輪廓的掃描跟蹤輪廓格點(diǎn)的方法決定，i = 1，2，3，...，n，n e正整數(shù)，沿區(qū)域的輪廓順時(shí)鐘方向增加；步驟三、分析目標(biāo)區(qū)域的特征軸，它由區(qū)域輪廓IOi(x，y)}上距離最遠(yuǎn)的一對輪廓格點(diǎn) {O/w(x，>0，O/w(x,州連線而成，稱之為特征輪廓格點(diǎn)對；其中，上標(biāo)變量j表示目標(biāo)區(qū)域輪廓格點(diǎn)間具有相同的距離、且此距離為最大值的輪廓格點(diǎn)對的數(shù)目，對于腳型等踩踏區(qū)域， 一般地，j = 1，但是，在理論上，j = 1，2，...，f，f e正整數(shù)，f <n，下標(biāo)變量s(j)，e(j) 分別表示該特征輪廓格點(diǎn)對的起始格點(diǎn)與末端格點(diǎn)的順序計(jì)數(shù)值；具體方法如下步驟1，設(shè)置輪廓格點(diǎn)間距離的最大值的寄存器變量為L2，特征輪廓格點(diǎn)對的下標(biāo)變量 i的寄存器變量分別為s(j)，e(j)；初始化=L2 = 0, J = 0 ； 步驟2，指向第一個(gè)起始輪廓格點(diǎn)O1(^y),即i = 1 ；步驟3，設(shè)置本輪計(jì)算并比較兩個(gè)輪廓格點(diǎn)間的距離工作的計(jì)算器變量k，k e正整數(shù)； 初始化k = 1 ；步驟4，計(jì)算起始輪廓格點(diǎn)Oi (x，y)與某一輪廓格點(diǎn)0i+k(x，y)間的距離的平方值 L\={xi+k~x,)2 +{y,+k-y,)2步驟 5，如果4 > Z2，令 j = 1，S (j) = i, e (j) = i+k,X2 = L\ ； 如果g =L2 ,令 j = j+1, s(j) = i,e(j) = i+k ； 如果Z丨< I2，執(zhí)行下一步驟；步驟6，查看本輪“計(jì)算并比較”工作是否已經(jīng)進(jìn)行到最末一個(gè)輪廓格點(diǎn)如果i+k < n-1，則指向下一個(gè)輪廓格點(diǎn)k = k+1，然后，跳轉(zhuǎn)步驟4，繼續(xù)本輪“計(jì)算并比較”工作； 如果i+k = n-1，就結(jié)束本輪工作，更新起始輪廓格點(diǎn)為下一個(gè)輪廓格點(diǎn)i = i+1 ；步驟7，查看新的起始輪廓格點(diǎn)是否是最末的一個(gè)輪廓格點(diǎn)如果i <n-l，跳轉(zhuǎn)步驟、3，開始新的一輪計(jì)算并比較兩個(gè)輪廓格點(diǎn)間的距離工作；如果i = n-1，結(jié)束全部“計(jì)算并比較”工作，輪廓格點(diǎn)間距離的最大值保存在寄存器變量L2中，特征輪廓格點(diǎn)對的下標(biāo)變量 i保存在寄存器變量s(j)，e(j)中，特征輪廓格點(diǎn)對的數(shù)目保存在上標(biāo)變量j中。步驟四、根據(jù)區(qū)域的特征輪廓格點(diǎn)對，提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)，并依序存放在預(yù)定的存儲器空間，具體步驟如下 步驟1，設(shè)置計(jì)數(shù)器c，初始化c = 、0 ； 步驟 2，c = c+1 ；步驟3，以區(qū)域特征輪廓對之末端格點(diǎn)為起點(diǎn)，順時(shí)鐘方向提取形狀特征參數(shù) characN個(gè)，依序存放該組參數(shù)入預(yù)定的存儲器空間；步驟4，以區(qū)域特征輪廓對之末端格點(diǎn)C^w(Xj)為起點(diǎn)，逆時(shí)鐘方向提取形狀特征參數(shù) characN個(gè)，依序存放該組參數(shù)入預(yù)定的存儲器空間；步驟5，以區(qū)域特征輪廓對之起始格點(diǎn)C^w(H)為起點(diǎn)，順時(shí)鐘方向提取形狀特征參數(shù) characN個(gè)，依序存放該組參數(shù)入預(yù)定的存儲器空間；步驟6，以區(qū)域特征輪廓對之起始格點(diǎn)Atw(U)為起點(diǎn)，逆時(shí)鐘方向提取形狀特征參數(shù) characN個(gè)，依序存放該組參數(shù)入預(yù)定的存儲器空間；步驟7，如果c < j，則跳轉(zhuǎn)步驟9，繼續(xù)“提取并存放”工作；如果c = j，則結(jié)束全部 “提取并存放”工作，共獲得本目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)4j組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器， 其特征在于，所述提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序中步驟四所述以特征輪廓格點(diǎn)對 {0“0^),<9^(^)沖的一個(gè)格點(diǎn)例如(4於,>；)為起始點(diǎn)，順時(shí)鐘方向提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法如下步驟1，設(shè)置預(yù)定的形狀特征參數(shù)的提取個(gè)數(shù)占該區(qū)域的全部輪廓格點(diǎn)個(gè)數(shù)N的百分比為P%，則提取的形狀特征參數(shù)的個(gè)數(shù)為characN = INT (NXρ% )； 步驟2，設(shè)置形狀特征參數(shù)的計(jì)數(shù)器為k，初始化k = O ；步驟3，查表計(jì)算矢量與X軸的正方向的夾角‘步驟4，設(shè)置格點(diǎn)的下標(biāo)變量為i = e(j)； 步驟5，如果i < N，則跳轉(zhuǎn)步驟8 ；如果i = N，則查表計(jì)算矢量"ohDG^c^^^X軸的正方向的夾角β (1)； 步驟6，如果i3es彡β (1),取θ⑴=β63-β (1),否貝IJ取θ⑴= 360° +(β63-β (1))；步驟 7，i = 1, k = k+Ι ；步驟8，計(jì)算^；"；)"^；；;)與χ軸的正方向的夾角β (i+1)； 步驟 9，如果 i3es 彡 β (i+1),取 θ (i+1) = β63-β (i+1),否則取 θ (i+1)= 360° +(β63-β (i+1))；步驟 10，i = i+1, k = k+1 ；步驟11，查看是否已經(jīng)提取到了預(yù)定數(shù)目的形狀特征參數(shù)如果k < characN，跳轉(zhuǎn)步驟8，繼續(xù)提取工作，否則結(jié)束本輪提取形狀特征參數(shù)的工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器， 其特征在于，所述提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序中步驟四所述以特征輪廓格點(diǎn)對 (OZw(XJXC^)(XJ)沖的一個(gè)格點(diǎn)例如為起始點(diǎn)，逆時(shí)鐘方向提取目標(biāo)區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法如下步驟1，設(shè)置預(yù)定的形狀特征參數(shù)的提取個(gè)數(shù)占該區(qū)域的全部輪廓格點(diǎn)個(gè)數(shù)N的百分比為P%，則提取的形狀特征參數(shù)的個(gè)數(shù)為characN = INT (NXρ% )； 步驟2，設(shè)置形狀特征參數(shù)的計(jì)數(shù)器為k，初始化k = 0 ；步驟3，查表計(jì)算矢量X軸的正方向的夾角β es ；步驟4，設(shè)置格點(diǎn)的下標(biāo)變量為
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器，其特征在于，所述提取并記憶區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序中步驟四所述“在直角坐標(biāo)系中，查表計(jì)算矢量例如軸的正方向的夾角β”的方法如下步驟1，建立0° -90°范圍內(nèi)的“ e-tane ”數(shù)據(jù)表格，即把(Θ (I)，tane (ξ))—對一對依序存放到預(yù)定的程序存儲器空間里，其中，θ (ξ) = 0+ξ δ θ，計(jì)數(shù)器變量ξ = 0， 1,2, ...，90，分辨率設(shè)置為Δ θ，取Δ θ = 1°，取tan θ (ξ)的值精確到小數(shù)點(diǎn)后三位， 該表格的起始地址指針設(shè)置為16位寄存器變量DPTR_0 ；步驟2，計(jì)算t = I ye-ys I / I Xe-Xs I，其值精確到小數(shù)點(diǎn)后三位； 步驟3，ξ = 0步驟 4，根據(jù)地址指針 DPTR = DPTR_0+1+ ξ、DPTR = (DPTR_0+2)+1+ ξ 從 “ θ -tan θ，， 數(shù)據(jù)表格中依次取出相應(yīng)的tan θ ( ξ )與tan θ ( ξ +1);步驟5，如果tan θ ( ξ )彡t彡tan θ ( ξ +1)，則作如下分析 如果 t-tan θ ( ξ )彡 tan θ ( ξ +l)-t，則取 θ = θ (ξ),如果t-tane ( ξ ) < tan θ (ξ+D-t，則取θ = θ ( ξ+1)，然后，執(zhí)行下一步驟； 如果t > tane (ξ)且t > tane (ξ+1)，則ξ = ξ+1，然后，跳轉(zhuǎn)步驟4 ；步驟6，如果彡ye，&彡^，則定義矢量^7>0_07(^^與乂軸的正方向的夾角β位于第一象限，S卩β = θ，如果，is > Xs > Xe，則定義矢量θ;( ，·7) 37( ^)與χ軸的正方向的夾角β位于第三象限，即 β = 180° + θ，如果，ys彡ie, Xs ( Xe，則定義矢量與χ軸的正方向的夾角β位于第二象限，即 β = 180° "θ，如果，Ys < Xs > Xe，則定義矢量0^"7)"0_^^與χ軸的正方向的夾角β位于第四象限，即 β = 360° -Θ。
全文摘要
提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法及其學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器涉及圖形識別技術(shù)，以踩踏式報(bào)警器為物理基礎(chǔ)，利用單片機(jī)技術(shù)，提出一種跟蹤若干區(qū)域的輪廓、提取區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法。踩踏式報(bào)警器由一個(gè)長方形框架、電池組、單片機(jī)系統(tǒng)、串入并出電路、并入串進(jìn)電路、學(xué)習(xí)電路、音樂電路以及提取并記憶、識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的程序組成；該程序包括提取并記憶區(qū)域的形狀特征參數(shù)的方法以及識別區(qū)域形狀特征參數(shù)的方法。對于腳型等區(qū)域，兩個(gè)鄰近輪廓格點(diǎn)的連線相對其特征軸的方位一定，這些方位角構(gòu)成了區(qū)域的形狀特征參數(shù)，據(jù)此可以重建區(qū)域的輪廓或提取、記憶并識別區(qū)域的形狀。本發(fā)明具備普適意義，學(xué)習(xí)型踩踏式報(bào)警器適用于防盜報(bào)警工作。
文檔編號G01B7/28GK102402830SQ20101028390
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者張文娟, 曾山, 曾湘, 曾藝 申請人:重慶工商大學(xué)