[發明專利]一種源于生物視覺的特征提取方法

在審

• 申請號: 201410091362.6
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103839066A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 徐智勇;余化鵬;魏宇星;張建林
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06K9/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種源于生物視覺的特征提取方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟S1：利用Gabor濾波器g(x，y)對原始輸入圖像進行多方向多尺度的Gabor濾波，得到原始輸入圖像的一組響應，用于模擬視皮層簡單細胞感受野的局部特性與方向敏感特性；

步驟S2：對原始輸入圖像的這一組響應的每一個位置，求得每一個位置的最大響應值及每一個位置的最大響應值對應的方向，用于模擬視皮層復雜細胞感受野的不變性提取特性；

步驟S3：將原始輸入圖像的這一組響應劃分為若干個相等大小的方塊，并以方塊為單位、按照最大響應值方向對這一組響應進行直方圖統計，獲得用以反映特征的全局空間分布特性的直方圖；

步驟S4：對直方圖以方塊為單位進行累加操作，得到累加后的直方圖；

步驟S5：對累加后的直方圖以方塊為單位進行規范化操作，得到一組既具有選擇性也具有不變性的特征向量。

2.根據權利要求1所述的源于生物視覺的特征提取方法，其特征在于，步驟S1中利用Gabor濾波器g(x，y)對原始輸入圖像進行多方向多尺度的Gabor濾波的步驟包括：

步驟S11：對原始輸入圖像I進行降采樣操作，得到N個尺度的圖像金字塔I1；

步驟S12：利用Gabor濾波器g(x，y)對圖像金字塔I1進行M個方向的Gabor濾波，得到N個尺度M個方向的一組濾波器響應r(x，y)，(x，y)表示像素，x為列方向的坐標，y為行方向的坐標；

步驟S13：根據原始輸入圖像I為具有多通道的彩色圖像，得到每一個通道對應的一組濾波器響應r_i，通道數為i=1...C，所述通道數i＝1時表示原始輸入圖像I為單通道的灰度圖像。

3.根據權利要求2所述的源于生物視覺的特征提取方法，其特征在于，所述降采樣操作的降采樣因子為2^1/N，N為圖像金字塔I1的尺度個數。

4.根據權利要求1所述的源于生物視覺的特征提取方法，其特征在于，選取Gabor濾波器g(x，y)參數要求符合靈長類動物視皮層簡單細胞感受野的特性，所述Gabor濾波器g(x，y)參數表示為：縱橫比γ=0.3；方向θ在[0π)之間取值；帶寬σ、波長λ與Gabor濾波器大小s相關表示為：λ=2s/d，σ=0.8λ，Gabor濾波器大小s對應簡單細胞感受野的大小，s取值應不大于特征提取的最小尺度即方塊的大小，d為一組經驗值與Gabor濾波器大小s的取值對應。

5.根據權利要求4所述的源于生物視覺的特征提取方法，其特征在于，所述Gabor濾波器大小s取值為[7∶2∶39]，則對應的一組經驗值d取值為[4∶-.05∶3.2]。

6.根據權利要求2所述的源于生物視覺的特征提取方法，其特征在于，步驟S2求得每一個位置的最大響應值對應的方向的步驟包括：

步驟S21：對步驟S13得到的一組濾波器響應r_i按照通道求最大值，即對每個位置每個方向只保留所有通道中的最大值r；

步驟S22：對最大值r再按照方向θ求最大值，即求得每個位置的最大響應值R(x，y)及其對應的方向θ(x，y)。

7.根據權利要求1所述的源于生物視覺的特征提取方法，其特征在于，步驟S3所述的按照最大響應值方向對這一組響應進行直方圖統計的步驟包括：

步驟S31：將每一個位置的最大響應值劃分為若干個相等大小的方塊，得到以方塊為單位的響應值R1(co1,row)；按照方塊劃分后多出的部分采用補齊的方式得到能夠利用的補齊方塊；其中co1=1...colN，row＝1...rowN，colN與rowN分別表示列方向與行方向的方塊數；

步驟S32：對以方塊為單位的響應值R1(col,row)按照每一個像素(x,y)的最大響應值方向進行直方圖統計，這樣對于R1(col,row)的每一個元素即每一個方塊將得到M個直方圖；為了獲得局部的不變性，進一步對每一個R1(col,row)相鄰的三個元素(col+1,row)、(col+1,row+1)、(col,row+1)進行直方圖統計，這樣得到每個尺度每個方塊的M個直方圖為H(col,row)。