抗模糊特征提取策略下的车标识别

目的 现有的车标识别方法尽管取得了不错的识别效果,但最终的识别率容易遇到瓶颈,很难得到提升。车标识别是智能交通系统中至关重要的一部分,识别率的微小提升也能带来巨大的社会价值。通过挖掘与分析车标识别中潜在的问题和难点,发现未能得到正确分类的图像大部分为模糊车标图像。针对车标图像中存在的成像模糊等情况,本文提出一种基于抗模糊特征提取的车标识别方法。方法 构建车标图像金字塔模型,分别提取图像的抗纹理模糊特征和抗边缘模糊特征。抗纹理模糊特征的提取使用局部量化的LPQ（local phase quantization）模式,可以增强原始特征的鲁棒性,抗边缘模糊特征的提取基于局部块弱梯度消除的HOG（histogram of oriented gradient）特征提取方法,可以在描述车标图像边缘梯度信息的同时,提升特征的抗模糊能力。最后利用CCA（canonical correlation analysis）方法进行两种抗模糊特征的融合并用于后续的降维与分类。结果 本文方法在多个数据集上均取得了很好的识别效果,在20幅训练样本下,本文方法在公开车标数据集HFUT-VL（vehicle logo dataset from Hefei University of Technology）上取得了99.04%的识别率,在本文构建的模糊车标数据集BVL（blurring vehicle logo dataset）上也取得了97.19%的识别率。而在难度较大的XMU（Xiamen University vehicle logo dataset）上,本文方法在100幅训练样本下也达到了96.87%的识别率,识别效果高于一些具有较好表现的车标识别方法,表现出很强的鲁棒性和抗模糊性。结论 本文方法提高了对成像质量欠缺的车标图像的识别能力,从而提升了整体识别效果,更符合实际应用中车标识别的需求。     

特征增强策略驱动的车标识别

目的 小样本情况下的车标识别在实际智能交通系统中具有十分重要的应用价值。针对从实际监控系统中获取的车标图像低分辨率、低质量的特点,考虑如何从车标结构相似性、局部显著特征方面来对车标的整体特征进行增强,提出一种特征增强策略驱动下的车标识别方法（vehicle logo recognition method based on feature enhancement,FE-VLR）。方法 提取车标图像的自对称相似特征,构建图像金字塔,在每层金字塔下提取车标的整体特征和局部显著特征,其中局部显著区域通过基于邻域块相关度的显著区域检测来获取,最后结合CRC （collaborative representation based classification）分类器对车标进行分类识别。结果 在公开车标数据集HFUT-VL （Vehicle Logo Dataset from Hefei University of Technology）和XMU （Xiamen University Vehicle Logo Dataset）上对算法效果进行评估,实验结果表明,在小样本情况下,本文方法优于其他一些传统的车标识别方法,且与一些基于深度学习模型的方法相比,其识别率也有所提升。在HFUT-VL数据集上,当训练样本数为5时,识别率达到97.78%;当训练样本数为20时,识别率为99.1%。在更为复杂的XMU数据集上,本文方法表现出了更好的有效性和更强的鲁棒性,当训练样本在15幅及以下时,本文方法与具有较好表现的OE-POEM （overlapping enhanced patterns of oriented edge magnitudes）算法相比至少提升了7.2%。结论 本文提出的基于特征增强策略的车标识别方法,通过融合自对称相似特征、局部显著特征和车标整体特征来增强特征的表达,提高了对实际道路中的低质量、低分辨率车标图像的识别能力,更能满足实际应用中对车标识别的需求。     

前背景骨架区域随机点对策略驱动下的车标识别方法

目的 现有的车标识别算法均为各种经典的图像特征算子结合不同的分类器组合而成,均未分析车标图像的结构特点。综合考虑车标图像的灰度特征和结构特征,提出了一种前背景骨架区域随机点对策略驱动下的车标识别方法。方法 本文算法将标准车标图像分为前景区域和背景区域,分别提取前、背景的骨架区域,在其中进行随机取点,形成点对,通过进行点对的有效性判断,提取能表示车标的点对特征。点对特征表示两点周围局部区域的相似关系,反映了实际车标成像过程中车标图案部分与背景部分的灰度明暗关系。结果 在卡口系统截取的19 044张车标图像上进行实验,结果表明,与其他仅基于灰度特征的识别方法相比,本文提出的点对特征识别方法具有更好的识别效果,识别率达到了95.7%。在弱光照条件下,本文算法的识别算法效果同样优于其他仅基于灰度特征的识别方法,识别率达到了87.2%。结论 本文提出的前背景骨架区域随机点对策略驱动下的车标识别方法,结合了车标图像的灰度特征和结构特征,在进行车标的描述上具有独特性和排他性,有效地提高了车标的识别率,尤其是在弱光照条件下,本文方法具有更强的鲁棒性。     

二值化的SIFT特征描述子及图像拼接优化

目的 针对SIFT算法计算复杂度高、存储开销大和近几年提出的BRIEF（binary robust independent elementary features）、ORB（oriented BRIEF）、BRISK（binary robust invariant scalable keypoints）和FREAK（fast retina keypoint）等二进制描述子可区分性弱和鲁棒性差的问题,提出基于SIFT的二进制图像局部特征描述子。方法 首先,对传统SIFT的特征空间和特征向量分布在理论和实验上进行分析,在此基础上结合二进制特征描述子的优势对SIFT进行改进。不同于传统的二进制特征描述子,本文算法对传统SIFT特征向量在每一维上的分量进行排序后,以该特征向量的中值作为量化阈值,将高维浮点型SIFT特征向量转化成位向量得到二进制特征描述子。并使用易于计算的汉明距离代替欧氏距离度量特征点间的相似性以提高匹配效率。然后,在匹配阶段将二进制特征描述子分为两部分并分别对其进行匹配,目的是通过初匹配剔除无效匹配特征点来进一步缩短匹配时间。最后,对提出的量化算法的可区分性及鲁棒性进行验证。结果 该量化算法在保持SIFT的较强的鲁棒性和可区分性的同时,达到了低存储、高匹配效率的要求,解决了SIFT算法的计算复杂度高、二进制描述子鲁棒性和可区分性差的问题。此外,在匹配阶段平均剔除了77.5%的无效匹配特征点,减少了RANSAC（random sample consensus）的迭代次数。结论 本文提出的量化算法可用于快速匹配和快速图像拼接中,提高匹配和拼接效率。     

基于多特征融合的交通标志识别算法

综合考虑识别率、时间复杂度以及鲁棒性,提出一种边缘、纹理、颜色多特征融合和支持向量机（SVM）的交通标志识别算法。通过提取能够描述交通标志图像边缘信息的方向梯度直方图（HOG）特征并进行统计平均,与能够表示标志图像内部纹理信息的局部二值模式（LBP）特征融合得到降维后的HOG-maxLBP特征,再级联交通标志的颜色特征作为最终的特征向量,最后利用SVM进行交通标志训练和分类。实验结果表明,该算法不仅提高了交通标志的识别率,而且降低了时间复杂度,增强了系统鲁棒性。     

显著图和多特征结合的遥感图像飞机目标识别

目的 遥感图像飞机目标的检测与识别是近年来国内外研究的热点之一。传统的飞机目标识别算法一般是先通过目标分割,然后提取不变特征进行训练来完成目标的识别。在干扰较少的情况下,传统算法的识别效果较好。但遥感图像存在着大量的干扰因素,如光照变化、复杂背景及噪声等,因此传统算法识别精度较低,耗时量较大。为快速、准确识别遥感图像中飞机目标,提出一种基于显著图和全局特征、局部特征结合的飞机目标识别算法。方法 首先使用改进的Itti显著算法提取遥感图像中的显著目标;接着使用基于区域增长和线标记算法寻找连通区域来确定候选目标的数量和位置;然后提取MSA（multi-scale autoconvolution）、Pseudo-Zernike矩和Harris-Laplace特征描述子,并使用标准差和均值的比值来评估特征的稳定性,再把提取的特征结合成特征向量;最后应用支持向量机的方法完成对候选目标的识别。结果 实验结果表明,本文算法检测率和识别率分别为97.2%和94.9%,均高于现有算法,并且耗时少,虚警率低（为0.03）,对噪声干扰、背景影响以及光照变化和仿射变化均具有良好的鲁棒性。结论 本文算法使用了图像的3种特征信息,包括MSA、Pseudo-Zernike矩和Harris-Laplace特征描述子,有效克服单一特征的缺点,提高了遥感图像飞机目标的识别率和抗干扰能力。     

稳健局部特征非下采样小波域数字水印

目的 基于数字水印技术的音乐作品版权保护是学术界的研究热点之一,多数数字音频水印方案仅仅能够对抗简单的常规信号处理,无法有效抵抗破坏性较强的一般性去同步攻击。为此,提出了一种基于稳健局部特征的非下采样小波域数字水印算法。方法 利用非下采样小波域平滑梯度检测算子从载体音频中提取稳定的音频特征点,结合数字音频样本响应确定局部特征音频段,采用量化调制策略将数字水印信号重复嵌入局部特征音频段中。结果 选取4段典型的采样频率为44.1 kHz、量化精度为16 bit、长度为15 s的单声道数字音频信号作为原始载体进行测试,并与经典算法在不可感知性和鲁棒性两方面进行对比。结果表明,本文算法在含水印音频与原始载体音频间的信噪比平均提升了5.7 dB,同时常规攻击和去同步攻击下的平均检测率分别保持在0.925和0.913,高于大多数传统算法,表明了本文算法具有较好的不可感知性。在常规信号处理（MP3压缩、重新量化、重新采样等）和去同步攻击（幅度缩放、随机剪切、音调伸缩、DA/AD转换、抖动等）方面均具有较好的鲁棒性。结论 本文利用描述能力强且性能稳定的平滑梯度刻画局部数字音频性质,提出一种基于平滑梯度的非下采样小波域音频特征点提取方法,有效解决了音频特征点稳定性差且分布极不均匀的缺点,提高了数字音频水印对音调伸缩、随机剪切、抖动等攻击的抵抗能力。     

随机亮度差量化的二进制特征描述

目的 传统的基于浮点型向量表示的图像局部特征描述子（如SIFT、SURF等）已经成为计算机视觉研究和应用领域的重要工具,然而传统的高维特征向量在基于内容的大规模视觉检索应用中存在着维度灾难的问题,这使得传统浮点型视觉特征在大规模多媒体数据应用中面临严峻挑战。为了解决浮点型特征的计算复杂度高以及存储空间开销大的问题,越来越多的计算机视觉研究团队开始关注和研究基于二进制表达的局部特征并取得了重要进展。方法 首先介绍了二进制特征的相关工作,并对这些方法进行了分类研究,在此基础上提出了基于亮度差量化的特征描述算法。有别于传统二进制特征描述算法,本文算法首先对图像局部进行随机像素点对采样,并计算像素点对之间的亮度差,通过对亮度差值作二进制量化得到图像的局部二进制特征。结果 本文算法在公共数据集上与目前主流的几种二进制特征提取算法进行了比较评价,实验结果表明,本文二进制特征在特征匹配准确率和召回率上超过目前主流的几种二进制描述子,并且同样具有极高的计算速度和存储效率。结论 通过实验结果验证,本文二进制特征在图像条件发生变化时仍然能保持一定的鲁棒性。     

偏振编码方式的LDP人脸识别算法

目的 局部二值模式(LBP)作为一种简单高效的纹理特征描述算子,被广泛地应用在纹理分类和人脸识别中。针对LBP及其改进算法局部导数模式(LDP)对噪声敏感的问题,以及仅利用局部像素差分的符号信息进行二值量化提取的纹理特征信息单一的问题,提出一种基于偏振编码方式的LDP改进算法。方法 首先,提取改进的LDP局部一阶差分信息;然后,构建人脸Stokes矢量图像;其次,按照偏振方位角的编码方式提取人脸图像的多方向纹理特征;最后,分块加权统计各子块的直方图向量得到最终的人脸特征向量。结果 在ORL和YALE两个人脸库中进行实验,得到97.4%,92.22%的正确识别率,所用时间与LBP和LDP算法相差无几。当样本数目较大时,复杂度低于LBP方法。在存在高斯噪声和椒盐噪声的情况下,分别得到了93.88%、86.27%和96.13%、84.71%的识别率,均高于LBP算法和LDP算法。结论 本文提出的偏振编码方式的人脸识别算法提取的人脸纹理特征更加丰富,即使在噪声干扰下仍具有较高的识别率,并且对于其他的纹理分类、目标识别也具有一定的参考价值。     

复合时空特征的双模态情感识别

目的 针对体积局部二值模式应用到视频帧特征提取上,特征维数大,对光照及噪声鲁棒性差等问题,提出一种新的特征描述算法—时空局部三值模式矩（TSLTPM）。考虑到TSLTPM描述的仅是纹理特征,本文进一步融合3维梯度方向直方图（3DHOG）特征来增强对情感视频的描述。方法 首先对情感视频进行预处理获得表情和姿态序列;然后对表情和姿态序列分别提取TSLTPM和3DHOG特征,计算测试序列与已标记的情感训练集特征间的最小欧氏距离,并将其作为独立证据来构造基本概率分配;最后使用D-S证据联合规则得到情感识别结果。结果 在FABO数据库上进行实验,表情和姿态单模态分别取得83.06%和94.78%的平均识别率,在表情上分别比VLBP（体积局部二值模式）、LBP-TOP（三正交平面局部二值模式）、TSLTPM、3DHOG高9.27%、12.89%、1.87%、1.13%;在姿态上分别比VLBP、LBP-TOP、TSLTPM、3DHOG高24.61%、27.55%、1.18%、0.98%。将两种模态进行融合以后平均识别率达到96.86%,说明了融合表情和姿态进行情感识别的有效性。结论 本文提出的TSLTPM特征将VLBP扩展成时空三值模式,能够有效降低维数,减少光照和噪声对识别的影响,与3DHOG特征形成复合时空特征有效增强了情感视频的分类性能,与典型特征提取算法的对比实验也表明了本文算法的有效性。另外,与其他方法的对比实验也验证了本文融合方法的优越性。     

基于D-S证据理论的特征融合车标识别方法

在针对现有的智能交通对车辆多维信息识别存在识别精度不高的情况,特别是对于车标识别,很大程度上识别结果依赖于高分辨和高质量的图像.提出了一种新的车标识别方法,用于识别卡口捕获的低质量车标图像,该方法是基于D-S证据理论的特征融合方法,提取Hu不变矩和HOG特征,采用不同的分类器构造基本概率分配（BPA）,采用改进D-S证据理论进行融合,根据判别规则给出最终的识别结果.通过实验证明在低分辨的情况下仍能保持较高的准确率,分类准确率达94.29%,相比单一的特征识别,具有更强的鲁棒性.     

基于多种LBP特征集成学习的车标识别

针对车标图像的分类难问题，提出基于多种LBP特征集成学习的车标识别算法。利用车牌与车标的相对位置关系粗定位车标区域；根据车标背景纹理特征使用不同的算子进行边缘检测，进而实现背景消融，采用投影方法精确确定车标位置；将车标图像分块，应用CSLBP算子提取每个像素点邻域特征，将车标所有像素点邻域特征合成精细的纹理特征，运用LBP直方图算法提取车标区域的空间结构特征，再采用SVM和BP分别训练这两种特征，得到投票决策矩阵，利用加权求和的规则融合决策矩阵，构成最优集成分类器，输出车标类别。实验结果表明，该算法的识别率明显优于单一的特征和分类器。     

Logo detection with extendibility and discrimination

Logos are specially designed marks that identify goods, services, and organizations using distinguished characters, graphs, signals, and colors. Identifying logos can facilitate scene understanding, intelligent navigation, and object recognition. Although numerous logo recognition methods have been proposed for printed logos, a few methods have been specifically designed for logos in photos. Furthermore, most recognition methods use codebook-based approaches for the logos in photos. A codebook-based method is concerned with the generation of visual words for all the logo models. When new logos are added, the codebook reconstruction is required if effectiveness is a crucial factor. Moreover, logo detection in natural scenes is difficult because of perspective tilt and non-rigid deformation. Therefore, this study develops an extendable, but discriminating, model-based logo detection method. The proposed logo detection method is based on a support vector machine (SVM) using edge-based histograms of oriented gradient (HOGE) as features through multi-scale sliding window scanning. Thereafter, anti-distortion affine scale invariant feature transform (ASIFT) is used for logo verification with constraints on the ASIFT matching pairs and neighbors. The experimental results using the public Flickr-Logo database confirm that the proposed method has a higher retrieval and precision accuracy compared to existing model-based methods.

     

多方向局部相位量化模式及纹理分类

梯度是图像的一种的特征，而同时考虑不同方向上的梯度信息是一种更加有效利用梯度的方式，因此提出多方向梯度的纹理局部相位量化模式算法。多方向梯度的纹理局部相位量化模式首先从不同方向提取图像的梯度特征，然后对每个方向上的梯度特征采用局部相位量化方法进行编码，各方向梯度采用相位量化编码后的特征连接成一个匹配特征向量。为了充分利用图像的梯度信息，还探讨了块模式的局部相位量化方法。两个纹理数据库和一个掌纹数据库上的实验充分表明，对图像各方向上的梯度信息进行局部相位量化编码是一种有效的纹理特征提取算法。     

Finding logos in real-world images with point-context representation-based region search

Finding logos in the real-world images is a challenging task due to their small size, simple shape, less texture and clutter background. In this paper, through visual logo analysis with different types of features, we propose a novel framework for finding visual logos in the real-world images. First, we exploit the contextual shape and patch information around feature points, merge them into a combined feature representation (point-context). Considering the characteristics of logos, this kind of fusion is an effective enhancement for the discriminability of single point features. Second, to eliminate the interference of the complex and noisy background, we transfer the logo recognition to a region-to-image search problem by segmenting real-world images into region trees. A weak geometric constraint based on regions is encoded into an inverted file structure to accelerate the search process. Third, we apply global features to refine initial results in the re-ranking stage. Finally, we combine each region score both in max-response and accumulate-response mode to obtain the final results. Performances of the proposed approach are evaluated on both our CASIA-LOGO dataset and the standard Flickr logos 27 dataset. Experiments and comparisons show that our approach is superior to the state-of-the-art approaches.     

视频帧/图像中图标识别算法

针对图像/视频中提取的图标图像,提出一种基于距离变换的识别和检索算法。为减少颜色畸变带来的影响,先将图像转换为二值图标图像进行后续处理。二值图像可以通过像素点的不同空间位置分布来表现,据此提出一种基于像素点位置信息的识别检索算法,其基本思想是首先对灰度图像进行大小归一化,然后二值化得到二值图标图像;主轴旋转后利用基于形态学极限腐蚀的距离变换将二值图像中像素点的位置信息转换为不同的灰度信息,通过比较其直方图特征实现对图标的识别。实验结果表明该算法速度快、识别率高,并且具有很好的平移、尺度和旋转不变性。     

基于联合层特征的卷积神经网络在车标识别中的应用

针对现有智能交通系统仅仅通过车牌信息获取车辆信息存在不准确的情况,提出一种基于联合层特征的卷积神经网络(Multi-CNN)进行车标识别。该方法将通过卷积神经网络中不同层提取的特征联合起来,一起作为全连接层的输入,训练获得分类器。通过理论分析和实验表明,与传统的卷积神经网络训练获得的分类器相比,Multi-CNN方法能够减少训练所需计算量,同时将车标识别准确率提升至98.7%。