基于LBP的尺度不变特征的描述和匹配算法

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法计算复杂度高和匹配速度慢的难题,提出一种新的基于局部二进制模式(LBP)的尺度不变特征变换算法.首先采用高斯差分尺度空间检测局部极大值,利用圆形邻域统计梯度方向直方图来确定特征点的主方向,再通过坐标轴旋转避免图像旋转的计算代价;然后运用改进后的LBP算子求取特征点邻域的纹理信息,得到132比特的特征点描述子,有效地降低了描述子的计算复杂度;最后运用逻辑与运算对描述子进行特征点匹配.图像匹配实验结果表明,该算法具有尺度不变性、旋转不变性、仿射不变性和光照不变性等优良特性,在保证匹配正确率与SIFT和CS-LBP算法基本一致的情况下,运算速度优于以上2种算法,其中光照不变性明显优于SIFT算法.     

结构上下文:一种新的物体类别描述符

局部描述符(如SIFT)方法能够将图像中关键点的局部表观信息作为图像的特征,具有旋转不变性、尺度变换不变性、仿射不变性等性质,被广泛应用于物体分类、物体识别、图像匹配等领域。但是,它存在一个重要缺陷:只能描述物体的局部特征,忽略了整个物体的构造,而这在表示物体时是非常重要的。设计了一个新的"结构上下文"局部描述符,通过当前关键点和其他关键点间的空间拓扑结构关系描述各个关键点的特征。实验证明这种描述符在描述相同物体种类时特别有效。     

利用形状特征实现人脸身份识别

为了克服传统人脸形状描述符所具有的不稳定、缺乏平移、旋转、尺度不变性等缺点,新方法通过对人脸图像进行小波变换,获得多尺度下的不变矩,得到图像的特征描述符,采用改进的线性判别分析法获取分类特征,最终实现人脸识别。实验在PIE人脸数据库上进行,结果证明新方法具有很好的检索效果,获得的描述符具有旋转、平移、尺度不变性等优点,能够很好地描述人脸的形状和空间分布信息。     

一种新的图像局部仿射不变特征提取方法

提出了一种新的图像局部仿射不变特征的提取方法,首先利用阈值分割在图像中确定某个灰度取值范围的连通区域,文中证明了该区域的几何中心在图像仿射变换前后具有不变性,然后将几何中心作为局部仿射不变特征的"     

圆周二进制描述符的图像点特征提取方法

特征点描述符在特征提取、图像识别与定位中有重要作用.针对SIFT等梯度方向描述符计算量大,ORB等二进制描述符匹配镜像图像入围率低,提出一种圆周二进制描述符(CBD)的图像点特征提取方法.首先以1:1.2的比例建立图像金字塔,对每层图像进行高斯平滑,使用FAST检测特征点;然后提出二值图像重心法计算特征点的方向,以提升计算特征点方向的速率;最后提出CBD图像点特征提取算法,有效地解决了镜像图像匹配的问题.实验结果证明,CBD具有良好的镜像不变性,且适应性强、入围率高.     

局部图像描述符最新研究进展

目的 局部图像描述符广泛应用于许多图像理解和计算机视觉应用领域,如图像分类、目标识别、图像检索、机器人导航、纹理分类等。SIFT算法的提出标志着现代局部图像描述符研究的开始。主要对最近发展的现代局部图像描述符进行了综述。方法 首先,介绍了4大类局部图像描述符:局部特征空间分布描述符、局部特征空间关联描述符、基于机器学习的局部描述符、扩展局部描述符(局部颜色描述符、局部RGB-D描述符、局部空时描述符)。对局部图像描述符进行了分析和分类,并总结了局部图像描述符的不变性、计算复杂度、应用领域、评价方法和评价数据集。最后,展望了局部图像描述符的未来研究方向。结果 近年来局部图像描述符研究取得了很大进展,提出了很多优秀的描述符,在辨别性、鲁棒性和实时性方面有了很大提高,应用领域不断拓展。结论 局部图像描述符应用广泛,是计算机视觉领域的重要基础研究。而目前,局部图像描述符还存在许多问题,还需进一步的深入研究。     

一种基于环间面积比的旋转、平移和缩放不变性描述符

提出一种具有旋转、平移、缩放和镜像不变性的描述符。该描述符通过对二值化图像在空间上的划分,以对象在每个环内的分布为特征。首先证明所定义的描述符具有四个不变性,然后用提出的特征完成手势的识别。通过实验表明,当待识别对象存在一定形变时,该描述符仍能够较好地完成匹配,且准确率高于其它算法,表明该特征的鲁棒性。另外,基于对象空间分布的概念可拓展到其它应用中,如计算环内的Hu矩、曲线能量,甚至链码和傅里叶描述子等从而形成新的特征。     

像素聚类改进二进制描述子鲁棒性

目标：本文通过挖掘图像局部区域特征信息,提出了一种鲁棒性更高的二进制描述子。针对BRIEF关于旋转和视角变化鲁棒性差的问题,本文通过图像补丁分层处理、增加关键点图像补丁个数来捕获更多的局部特征信息,对BRIEF描述子改进。方法：首先,根据灰度序列对补丁内所有像素点分类,像素的一个聚类形成了一个亚补丁,然后在每个亚图像补丁上进行类似BRIEF的随机测试。其次,由于原图像补丁大小、尺度大小影响补丁的像素点成分,从而影响像素聚类的效果,所以在原图像关键点周围分割出多个不同大小的图像补丁,或是将原图像补丁根据尺度金字塔确定几个尺度大小不同的补丁,然后再对图像补丁进行分层、测试。所构建的描述子不仅包含了补丁像素的灰度比较信息,而且包含了灰度排序信息和像素群聚信息,提高了描述子的鲁棒性。结果：通过性能对比实验,发现所提的描述子的性能提高了,而且好于对比的浮点描述子。结论：所以挖掘图像补丁的特征信息能提高二进制描述子的鲁棒性。     

目标鲁棒识别的抗旋转HDO局部特征描述

主方向直方图（Histograms of dominant orientations,HDO）是一种简单但性能优良的局部图像描述子,但是,原有的HDO特征描述不具备旋转不变性.本文提出一种抗旋转变换HDO特征描述方法,在进行RGT（Radial gradient transform）变换后,采用圆形邻域计算给定位置的结构张量,使得求取的主方向和一致性特征分量具备一定的旋转不变性,最后为增强辨别能力,采用了多扇区划分空间池化操作.在公开的MIT人脸数据集中的测试结果显示,如果图片不旋转,本文方法准确率与传统的HDO算法基本持平,达到92.10%,但当样本图片旋转后,本文算法准确率比传统HDO算法高10.36%.此外,在行人数据集、合成的旋转手掌和旋转人脸识别实验中,本文方法的检测结果也明显优于传统的HDO算法.另外本文方法在53Objects、ZuBuD和Kentuky三个数据集上的识别性能也优于大部分现有抗旋转算子.     

Harris相关与特征匹配

基于图像梯度提出一种图像特征,称为Harris相关.应用Harris相关特征,构造图像特征描述子,包括特征点描述子、直线描述子和曲线描述子.这些描述子的构造较简单,对图像旋转与图像亮度的线性变化具有不变性.直线与曲线描述子的构造方法为直线和曲线的匹配提供一种思路.实验表明,应用Harris相关构造的特征点描述子对图像变化表现出较好性能,直线与曲线描述子在实际图像中取得较好的匹配结果.     

基于纹理特征融合的人脸表情识别

局部二值模式(LBP)和韦伯局部描述算子(WLD)是两种图像的纹理描述算子,在图像的特征提取方面有较强的能力。为了更加准确地对人脸表情进行识别与分类,针对LBP在特征提取的过程中只考虑了中心像素点与周围的其他像素点的灰度值之差,WLD仅考虑中心像素点与周围像素点灰度值之间的激励强度与梯度方向关系的问题,提出一种新的特征提取算法—局部二值韦伯模式(LBWP)。首先对图像进行预处理,检验人脸和裁剪有效的表情区域,接着对图像进行LBWP特征提取,在特征提取之后采用SVM的分类器对表情进行识别和分类。该算法在CK+数据集和JAFFE数据集上进行实验仿真,识别率分别达到了97.14%和95.77%。实验结果验证了LBWP算法在表情识别方面的有效性,且丰富了人脸图像特征提取方法。     

基于优化采样模式的紧凑而快速的二进制描述子

进一步挖掘图像补丁特征信息,提出了一种鲁棒性更高的二进制描述子. 针对传统的二进制描述子对旋转和视角变化鲁棒性差的问题,本文通过优化采样模式和分解图像补丁对其改进. 首先,通过对最新提出的采样模式特点的分析、测试,发现采样点密度和平滑重叠度对产生的描述子独特性有重要影响;据此,调整这两个影响因子,设计出一种优化的采样模式. 其次,利用像素点灰度值排序方法分解图像补丁,产生多个对应不同灰度段的亚补丁. 最后,将优化的采样模式映射到亚补丁上,随机提取样本点进行灰度值比较测试.所得到的二进制描述子不仅包含了补丁像素的灰度比较信息,而且包含了灰度排序信息. 通过对比实验看到本文的二进制描述子对特征识别匹配效果最好.本文的特征描述方 法可应用于实时性要求高、内存紧凑的高质量目标识别.     

采用旋转匹配的二进制局部描述子

针对二进制描述子主方向计算误差影响图像匹配正确性的问题,提出了一种旋转不变的二进制描述子构造和匹配方法。在以特征点为中心的同心圆周上等间隔选取采样点,按照旋转不变的模式选取采样点对进行灰度值比较,将比较结果连接成二进制串,作为区域的描述子。匹配时比较描述子在所有旋转模式中的汉明距离,取最小值作为描述子的距离,实现不依赖于主方向的旋转不变性。配合多尺度特征检测方法,将采样模式进行缩放,并对图像进行亚像素插值,实现尺度不变性。描述子匹配的实验结果表明,本文方法在旋转,尺度和光照变换下的匹配效果比当前依赖主方向的二进制描述子方法具有更高的鲁棒性。     

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。     

基于扩展的SURF描述符的彩色图像配准技术*

目前大多数图像配准算法都需要先将彩色图像转换为灰度图像再进行图像配准,色彩信息的丢失可能引起图像的误匹配。本文在SURF算法的基础上,提出了构建颜色描述向量扩展SURF描述符,形成ESURF描述符,再进行图像配准的方法。该算法能够充分利用彩色图像的色彩信息,相比大多数算法基于灰度图像的配准方法有更高的鲁棒性,同时继承了SURF算法良好的性能。描述符性能测试和图像配准测试证明：ESURF算法比灰度图像SURF算法在图像尺度变化、旋转、模糊、视角变化、特别是光照变化方面有更高的鲁棒性。