Contextual template matching: a distance measure for patterns with hierarchically dependent features

Contextual template matching refers to situations where the feature sets of the two templates under consideration may not be identical, but are rather contingent on the context within which these templates are observed. This paper addresses context-dependent template matching where the relevancy of certain features to a given object is contingent on the value of higher level features. In such situations portions of the patterns for two objects X and Y may not be comparable, and therefore classical distance measures are not applicable. A framework for describing pattern spaces with hierarchically dependent features-named conditional pattern spaces (CPS)-is presented, and a distance measure for comparing objects in a CPS is developed and illustrated on archaeological objects. This measure satisfies several desired properties of distance measures, such as the metric requirements.     

生成距离图的同心圆窗口矩匹配快速算法

针对半导体封装等工业应用对图像模板匹配的速度要求很高的特点,进行了快速模板匹配算法的研究.同心圆窗口矩匹配是一种速度较快的算法,是将模板分成一系列的同心圆环,然后通过比较模板和待检测图像上对应圆环的零阶矩确定可能匹配点.但由于确定各像素点属于哪一个圆环需要进行复杂的乘积运算,耗费了大量时间.为此,提出了一种生成距离图的改进算法,即匹配前对模板进行预处理,生成距离图,即各像元存储的是距离图像中心（圆心）的半径值.这样,确定像素属于哪一个圆环,只需要经过对各像素的索引值的简单比较,就可以确定.经过实验验证,改进算法可以大大提高模板匹配的速度,满足半导体封装等自动化作业的需求.     

Human eyebrow recognition in the matching-recognizing framework

This paper studies the problem of automatically recognizing human eyebrows using a frontal view. In the matching-recognizing framework for image-based object classification, we design an automatic human eyebrow recognition system via fast template matching and Fourier spectrum distance. Fast template matching is used to locate the target subregion of a gallery template or a pure eyebrow image in a probe original eyebrow image, whereas Fourier spectrum distance is used to determine the final identity of the probe original eyebrow image. We conducted a number of experiments to demonstrate the efficacy of the proposed system and corroborate the validity of eyebrow recognition on the BJUT eyebrow database. Moreover, we also tested the system on the color FERET database. Experimental results show that our approach can be directly applied to face recognition by only replacing eyebrow templates with face templates, and may achieve higher accuracy in eyebrow recognition than in small face recognition. This is a strong argument for eyebrow recognition to replace face recognition as an independent biometric in certain scenarios, especially where relatively large eyebrows can be cropped.     

基于仿斑马鱼和仿鹰眼视觉的复杂背景下目标识别

针对反制无人机识别系统在公共场所内部复杂背景下的无人机识别问题,该文研究了一种基于仿斑马鱼模板匹配视觉识别和仿鹰眼视觉注意的目标识别方法,通过建立不同姿态的无人机模板数据库,采用仿鹰眼视觉搜索机制,结合尺度不变特征变换,将姿态模板图像与目标进行匹配,获得粗略的目标区域。然后计算模板姿态与目标姿态的Hausdorff距离,比较目标姿态相似性,获得最相似姿态。采用仿鹰眼视觉注意机制对遮挡图像进行处理,提高目标识别的显著性。实验结果表明,该方法能够在不同复杂背景下实现无人机的准确识别,与光谱残差的显著性目标识别方法相比,平均运行时间提高23.5%,与差异哈希算法相比,具有更高的结构相似性指数。     

多方向模板的构造及匹配的快速算法

多方向模板匹配是图像处理的重要方法。对原有的Prewitt模板进行了扩充，构造了新的多方向模板，建立了相应的快速模板匹配算法。在图像处理中，通过多方向模板，图像得到了加强，并且提取了图像相关的线性特征，实行快速算法在理论上比经典算法快4．57倍，节省了运行时间。     

Cost-benefit analysis of an SLA mapping approach for defining standardized Cloud computing goods

Due to the large variety in computing resources and, consequently, the large number of different types of service level agreements (SLAs), computing resource markets face the problem of a low market liquidity. Restricting the number of different resource types to a small set of standardized computing resources seems to be the appropriate solution to counteract this problem. Standardized computing resources are defined through an SLA template. An SLA template defines the structure of an SLA, the service attributes, the names of the service attributes, and the service attribute values. However, since existing research results have only introduced static SLA templates so far, the SLA templates cannot reflect changes in user needs and market structures. To address this shortcoming, we present a novel approach of adaptive SLA matching. This approach adapts SLA templates based on SLA mappings of users. It allows Cloud users to define mappings between a public SLA template, which is available in the Cloud market, and their private SLA templates, which are used for various in-house business processes of the Cloud user. Besides showing how public SLA templates are adapted to the demand of Cloud users, we also analyze the costs and benefits of this approach. Costs are incurred every time a user has to define a new SLA mapping to a public SLA template due to its adaptation. In particular, we investigate how the costs differ with respect to the public SLA template adaptation method. The simulation results show that the use of heuristics within adaptation methods allows balancing the costs and benefits of the SLA mapping approach.     

定位图像匹配尺度与区域的摄像机位姿实时跟踪

目的 提出一种定位图像匹配尺度及区域的有效算法,通过实现当前屏幕图像特征点与模板图像中对应尺度下部分区域中的特征点匹配,实现摄像机对模板图像的实时跟踪,解决3维跟踪算法中匹配精度与效率问题。方法 在预处理阶段,算法对模板图像建立多尺度表示,各尺度下的图像进行区域划分,在每个区域内采用ORB（oriented FAST and rotated BRIEF）方法提取特征点并生成描述子,由此构建图像特征点的分级分区管理模式。在实时跟踪阶段,对于当前摄像机获得的图像,首先定位该图像所对应的尺度范围,在相应尺度范围内确定与当前图像重叠度大的图像区域,然后将当前图像与模板图像对应的尺度与区域中的特征点集进行匹配,最后根据匹配点对计算摄像机的位姿。结果 利用公开图像数据库（stanford mobile visual search dataset）中不同分辨率的模板图像及更多图像进行实验,结果表明,本文算法性能稳定,配准误差在1个像素左右;系统运行帧率总体稳定在2030 帧/s。结论 与多种经典算法对比,新方法能够更好地定位图像匹配尺度与区域,采用这种局部特征点匹配的方法在配准精度与计算效率方面比现有方法有明显提升,并且当模板图像分辨率较高时性能更好,特别适合移动增强现实应用。     

序列图像的目标识别方法

针对灰度差绝对平均值算法匹配次数多,不具有旋转不变性等缺点,提出一种新的序列图像目标识别方法。首先,分别在模板图像和目标图像中进行特征点检测,然后将模板图像中检测到的特征点附近区域作为特征模板。利用特征模板与目标图像中的特征点相应区域进行环形模板匹配操作,从而在目标图像中找到与模板图像相匹配的特征点。对于因遮挡而丢失的特征点,可根据已匹配特征点之间的相对关系来重新确定,从而实现目标识别的功能。仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于灰色粒子群优化的快速图像匹配算法

针对图像匹配中速度慢、抗噪性差等问题,提出一种基于灰色理论和粒子群优化的快速图像匹配算法——GPSO算法。该算法首先通过粒子群初始化,获得待匹配的多个初始位置和更新速度;然后,利用模板图和当前搜索位置子图的直方图信息,形成参考序列和比较序列,设计基于两类序列间灰色关联度的适应度函数。在此基础上,各粒子根据个体经验和社会经验,利用群体智能的高效并行寻优能力,逐代逼近最佳匹配位置。实验显示,本算法在保证了一定匹配精度的情况下,明显提高了匹配速度和鲁棒性。     

基于模板聚类与综合的多模板快速定位算法

针对在一幅图像中定位多个模板的所有实例的情形，提出了一种基于多模板聚类和综合的快速目标定位方法。该方法首先使用带反馈的分级聚类算法对多模板进行聚类，并对每类模板用建立的数学模型综合出一个母板；然后，应用每类的母板在平移空间内搜索和匹配，且只在与母板相匹配的那些位置上才引导类内各子模板在该位置的匹配运算，最后用该算法对边缘图像进行了聚类、综合和匹配实验。实验结果表明，该算法在集成电路显微图像的多模板定位中是非常有效的。     

一种新的图像匹配算法的研究

在图像匹配研究中,基于H ausdorff距离的检测(HD)和序贯相似度检测(SSDA)是比较常用的两种方法。介绍了HD和SSDA两种算法并分析了两者各自的优点与不足,在此基础上提出了一种新的图像匹配算法。该算法结合了SSDA和HD的优点,实验证明该算法在实时图像匹配过程中能使模板和图像达到更加快速有效的匹配。     

快速中文字符串模糊匹配算法

本文解决了中文字符串模糊匹配的两个主要问题:空间问题和时间问题。目前字符串模糊匹配的两个主要方法是位向量方法和过滤方法。由于汉字众多,应用位向量方法时,需要大量空间。对于某些内存很少的小型计算机,比如嵌入式系统,这将会是一个问题。本文改进了位向量方法,使其在应用于中文字符串时,空间需求降低到约5%。本文还利用汉字非常多的特点,提出一种新的基于过滤方法的中文字符串模糊匹配算法,BPM-BM,其速度比世界上最快的算法至少提高14%;在大部分情况下,是其速度的1.5～2倍。     

一种新的相关跟踪方法研究

相关跟踪过程中，序列图象中的实时图和参考图之间必然存在灰度差异以及一定程度的几何形变和对目标的局部遮挡，而传统相关匹配算法中，每一对像素点对匹配结果的贡献是均等的，这样就使得算法的性能很容易受到图像中噪声、局部遮挡等因素的影响。为此，从另外的角度提出了一种新的图象相似度度量方法，即将目标图象中与模板图象相接近的点的个数作为相似性度量来进行匹配，这种方法得到的相关曲面更尖锐，匹配置信度更高。又因为跟踪过程，实时图必然存在这样或那样的变化，对模板合理地进行更新是相关跟踪的关键，在上述的图象相似度度量方法的基础上，另外又提出了一种非常有效的模板修正方案，从而使得跟踪算法对环境的适应能力和稳定性得到大大提高，实验结果证明了该方法的优越性。     

图像匹配方法研究综述

目的 图像匹配作为计算机视觉的核心任务,是后续高级图像处理的关键,如目标识别、图像拼接、3维重建、视觉定位、场景深度计算等。本文从局部不变特征点、直线、区域匹配3个方面对图像匹配方法予以综述。方法 局部不变特征点匹配在图像匹配领域发展中最早出现,对这类方法中经典的算法本文仅予以简述,对于近年来新出现的方法予以重点介绍,尤其是基于深度学习的匹配方法,包括时间不变特征检测器（TILDE）、Quad-networks、深度卷积特征点描述符（DeepDesc）、基于学习的不变特征变换（LIFT）等。由于外点剔除类方法常用于提高局部不变点特征匹配的准确率,因此也对这类方法予以介绍,包括用于全局运动建模的双边函数（BF）、基于网格的运动统计（GMS）、向量场一致性估计（VFC）等。与局部不变特征点相比,线包含更多场景和对象的结构信息,更适用于具有重复纹理信息的像对匹配中,线匹配的研究需要克服包括端点位置不准确、线段外观不明显、线段碎片等问题,解决这类问题的方法有线带描述符（LBD）、基于上下文和表面的线匹配（CA）、基于点对应的线匹配（LP）、共面线点投影不变量法等,本文从问题解决过程的角度对这类方法予以介绍。区域匹配从区域特征提取与匹配、模板匹配两个角度对这类算法予以介绍,典型的区域特征提取与匹配方法包括最大稳定极值区域（MSER）、基于树的莫尔斯区域（TBMR）,模板匹配包括快速仿射模板匹配（FAsT-Match）、彩色图像的快速仿射模板匹配（CFAST-Match）、具有变形和多样性的相似性度量（DDIS）、遮挡感知模板匹配（OATM）,以及深度学习类的方法MatchNet、L2-Net、PN-Net、DeepCD等。结果 本文从局部不变特征点、直线、区域3个方面对图像匹配方法进行总结对比,包括特征匹配方法中影响因素的比较、基于深度学习类匹配方法的比较等,给出这类方法对应的论文及代码下载地址,并对未来的研究方向予以展望。结论 图像匹配是计算机视觉领域后续高级处理的基础,目前在宽基线匹配、实时匹配方面仍需进一步深入研究。     

基于模板匹配与支持矢量机的人脸检测

人脸检测是人脸识别与基于内容的图像及视频检索的一项重要任务。由于非人脸样本相对于人脸样本的多样性和复杂性，使得人脸模式分类器的训练十分困难。该文提出了一种将模板匹配与支持矢量机（SVM）相结合的人脸检测算法。算法首先使用双眼－人脸模板对进行粗筛选，然后使用SVM分类器进行分类。在模板匹配限定的子空间内采用“自举”方法收集“非人脸”样本训练SVM，有效地降低了训练的难度，实验结果的对比数据表明，该算法是十分有效的。     

基于权值模板和监督学习的验证码识别

针对粘连字符分割致使验证码字符识别效果不佳的问题,提出一种带权值的模板匹配和基于监督学习的模板权值调整相结合的字符识别方法。该方法利用模板的灰度和权值,在验证码图像上搜寻兴趣点,再根据兴趣点的匹配度和兴趣点之间的欧式距离过滤掉次佳兴趣点,保留最佳兴趣点。利用基于目标像素个数期望的二值化阈值迭代优化,提高二值化质量和基于有监督的Hebb规则的模板权值学习提高识别率。通过与简单的模板匹配识别方法比较,实验结果表明,该方法对多网站验证码具有很好的识别率。     

一种基于模板匹配的电路照片拼接方法

鉴于实际工作中,经常需要将多幅图象拼成一大幅大图象的问题,提出了一种针对显微照片的新拼接方法。该方法是应用模板匹配技术来实现图象的自动拼接,由于是通过利用图象信息来选择模板,从而为模板匹配的定位创造了条件,该方法分为模板选择、模板匹配和图象拼接3步。实际运用结果表明,该方法简单易行,在电路照片的拼接中,定位较准确,且拼接效果好。     

An entropy based method for extracting robust binary-templates

In applications based on template matching, the design of the template is a critical point and has a considerable effect on the overall performance that can be obtained. In this paper we present a method, applicable to binary images, for extracting robust templates. Starting from a provisional prototype (defined as the image that minimizes its overall distance from the samples of a training set), the template is obtained by eliminating unreliable pixels determined by means of an entropy-based criterion. The method is compared experimentally with the matched filtering technique in the recognition of symbols on topographic maps and shows promising results regarding the recognition rate and the computational cost of the matching process.