[發(fā)明專利]一種基于圖像彩色信息的局部特征描述子構造方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810011752.6
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108256531B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設計）人: 王帝;劉華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發(fā)明提供了一種基于圖像彩色信息的局部特征描述子構造方法及系統(tǒng)，包括確定特征區(qū)域形狀與尺寸；確定特征點的主方向；特征區(qū)域的劃分與編號；特征區(qū)域內(nèi)像素點的加權正交對稱的二值模式編碼；以子區(qū)域為單位，計算每個子區(qū)域的加權正交對稱的二值編碼特征向量；按照子區(qū)域劃分編號和顏色分量次序，將子區(qū)域特征向量進行排列構造特征點的局部特征描述子。上述方法利用了圖像的彩色信息，提高了對特征點的描述能力，降低的特征向量維數(shù)，具有更強的判別能力與魯棒性。

技術領域

本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理技術，具體地，涉及一種基于圖像彩色信息的局部特征描述子構造方法及系統(tǒng)。

背景技術

近年來，局部特征作為計算機視覺中圖像特征提取的一種方法，由于其對于遮擋、重疊等情況的良好的魯棒性，常被用于特征識別、圖像檢索、寬基線匹配和目標識別等領域。性能良好的局部特征描述子必須具有高的辨識度，以對不同的特征點進行區(qū)分與匹配，同時，良好的特征描述子還必須對圖像變換，比如尺度改變、圖像旋轉(zhuǎn)、光照變化、視角改變等，具有良好的魯棒性。

目前，局部特征描述子可以分為四類，分別是基于分布的描述子、基于濾波器的描述子、基于矩的描述子和二值描述子。其中，David Lowe于2004年提出的基于分布的SIFT描述子得到廣泛的關注和應用，具體詳見David Lowe.Distinctive image features fromscale invariant keypoints.IJCV 2004。SIFT描述子將特征區(qū)域劃分為4×4共16個子區(qū)域，在每個子區(qū)域中統(tǒng)計8個方向的梯度方向的直方圖，最后將每個子區(qū)域的直方圖結合構建成一組128維的特征向量，該特征描述子對于旋轉(zhuǎn)、尺度變換和光照變換具有良好的魯棒性，但由于其需要進行多次圖像的卷積操作以及直方圖統(tǒng)計，使得圖像的復雜性較高，實時性差，并且SIFT特征描述子是基于圖像灰度信息的，并沒有充分利用圖像的彩色信息。

特征描述子的維度、描述能力與提取速度這三者之間的權衡一直是具有挑戰(zhàn)性的課題。特征點描述子的維度越高，其描述能力與對特征點進行區(qū)分的能力自然也就越強，但是，高維度的描述子意味著需要對特征點鄰域進行深層次、多尺度以及大范圍的分析與描述，這些過程會增加算法的復雜性和耗費大量的時間，因而實時性就不能得以體現(xiàn)。而且，目前所提出的很多局部特征描述子只利用了圖像的灰度信息，舍棄了圖像更具識別度的彩色信息，這在一定程度上導致了描述子描述能力的降低。因此，構造一種緊湊的、低維度的、基于圖像彩色信息的，并且具有良好的描述能力與區(qū)分能力的局部特征描述子是具有重要意義的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于圖像彩色信息的局部特征描述子構造方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于圖像彩色信息的局部特征描述子構造方法，包括：

步驟1：確定特征區(qū)域形狀與尺寸；

步驟2：統(tǒng)計特征區(qū)域中特征點鄰域內(nèi)像素點的梯度方向與幅值，構造梯度方向的直方圖，獲取特征點的主方向；

步驟3：將特征區(qū)域劃分為K個子區(qū)域，最內(nèi)層為圓形，外層為圓環(huán)，盡量保證每個區(qū)域內(nèi)的像素點個數(shù)相近，對子區(qū)域由內(nèi)向外進行編號；

步驟4：提取特征區(qū)域彩色信息的R、G、B三個顏色分量，對每個顏色分量進行加權正交對稱的局部二值模式編碼；

步驟5：以子區(qū)域為單位，構造子區(qū)域的加權正交對稱的局部二值模式編碼的特征向量；

步驟6：按照子區(qū)域劃分順序與顏色分量通道次序，將子區(qū)域的特征向量進行排列，構成特征點最終的局部特征描述子。

較佳的，所述步驟1具體包括：

步驟101：采用圓形劃分特征區(qū)域，以增強對圖像旋轉(zhuǎn)的魯棒性；

步驟102：確定圓形特征區(qū)域的半徑大小。