一种基于多尺度轮廓点空间关系特征的形状匹配方法

针对使用三角形区域表示描述子对相似形状进行匹配时,对微小形变比较敏感 以及区分剧烈变化的不相似形状时判别能力较弱的问题, 提出一种结合轮廓点空间关系特征的多尺度形状特征描述子.通过分析不同尺度下参考点与其他采样点之间的位置关系, 利用对应角度信息来对形状进行表示, 并在此基础上构造出一种新的形状特征描述子.本文所提特征提取方法能对形状的局部及全局信息更准确地描述, 具有较好的鲁棒性和判别能力.在形状特征匹配阶段, 利用轮廓点集顺序关系已知这一优势, 引入动态规划及形状复杂度分析的方法,分析形状间的匹配结果, 能够得到较好的形状匹配精度.通过对不同形状数据集行仿真实验, 证明本文方法能够有效地实现形状识别和检索.     

目标边界点集的层次化描述及其形状检索应用

提出用于轮廓线形状和区域形状图像检索的形状描述方法,该方法将目标形状的边界（包括内边界）表示为一个无序的点集,沿各方向对点集的迭代分割,建立层次化的边界点集描述模型.通过对各层形状边界的分割比和分散度的几何特征度量,产生各层的形状特征描述,对它们进行组合,建立对目标形状的层次化描述.两个目标形状的差异性度量定义为它们的层次化描述子的L-1距离.该方法具有：（1）通用性.能够描述轮廓线形状和区域形状这两种不同类型的形状;（2）可扩展性.基于所提出的分层描述框架,可以将分割比和分散度这两种几何度量进行扩展,纳入更多其他几何特征度量,以进一步提高形状描述的精度;（3）多尺度描述特性.提出的分层的描述机制,使得描述子具有内在的由粗到细的形状表征能力;（4）较低的计算复杂性.由于仅仅计算目标图像的边界像素点,使得算法具有较高的计算效率.用MPEG-7 CE-2区域形状图像库和MPEG-7 CE-1轮廓线形状图像库这两个标准测试集对该方法进行评估,并与同类的其他形状描述方法进行比较,实验结果表明：提出的方法在综合考虑检索精确率、检索效率和一般应用能力等指标的情况下,其性能上要优于各种参与比较的方法.     

结合轮廓与形状特征的仿射形状匹配

目的 针对仿射变换下形状匹配中存在的描述子对形状的描述能力不足,以及描述子计算耗时大的问题,改进基于所有图像点投影的方法,提出一种利用轮廓计算投影面积的仿射形状匹配算法。方法 该算法分为粗匹配和精匹配两个阶段。粗匹配阶段以CSS角点作为备选特征点,首先统计轮廓投影面积分布作为特征点描述子;然后利用动态规划蚁群算法匹配两幅图片公共特征点序列,并将匹配好的特征点序列记为对应的新特征点;最后采用该新特征点划分目标曲线,得到对应的轮廓曲线;这一阶段的目的是对形状的筛选以及寻找一致的轮廓特征点,同时完成轮廓曲线的划分。精匹配阶段,采用小波仿射不变描述子,对粗匹配阶段匹配代价最小的5%的目标进行对应曲线匹配,得到精匹配阶段的匹配代价,从而实现对仿射目标的识别;精匹配弥补了描述子对轮廓细节描述不足的问题。结果 算法的平均检索速度比传统基于形状投影分布描述子提高44.3%,在MPEG-7图像库上的检索效果为98.65%,在MPEG-7仿射图像库上的查准率与查全率综合评价指标比传统的基于形状投影分布描述子高3.1%,比形状上下文高25%。结论 本文算法匹配效果好,效率高,抗噪性强,解决了仿射描述子计算速度慢、描述能力不足的问题,能有效地应用于仿射形状匹配与检索领域。     

对称不变形状上下文特征提取与匹配

形状上下文是一种广泛应用的图像形状特征提取与匹配算法,针对其特征不具有对 称不变性,无法对互相对称的相似图像建立匹配的问题,提出了一种具有对称不变性的改进形状 上下文特征提取与匹配算法。在形状边缘采样点上计算形状上下文中的角度关系描述时,令该点 的梯度方向为极坐标系的0°,并比较特征0 到π 与π 到2π 两个角度区间内其他边缘点的数量大 小,根据比较结果,调整极坐标系中角度增加的方向,从而使特征具备对称不变性。在迭代变形 与计算形状上下文时,仅在第一次迭代中使用改进的形状上下文特征,从而使匹配更加稳定。仿 真实验证明,该算法能够有效地在互相对称的相似图像间建立匹配,提高检索精度。     

结合颜色不变量的SIFT和形状上下文图像匹配算法

针对传统图像匹配算法sift和shape-context存在的不足,把这两种算法分别作了改进,并提出一种二者相结合的混合匹配算法。首先在传统sift算法的基础上融入图像的颜色信息,即加入颜色不变量,构建彩色描述子;在shape-context算法中改用基于重心点的形状上下文直方图,代替传统的基于各个轮廓点的形状上下文直方图,生成形状上下文描述子。然后把这两种描述子级联成新的联合描述子,依据设定的新的联合距离对特征点进行匹配,得到初始匹配对。最后利用偏最小二乘法消除误匹配,得到精确匹配点对。实验结果表明,提出的算法能够有效提高图像匹配准确率。     

基于SC特征的叶片图像识别研究

提出一种基于改进SC形状上下文描述子的叶片图像特征提取方法.利用颜色聚类分割图像,使用Ostu算子实现二值化处理,提取图像边缘轮廓,结合形状上下文(SC)描述子提取图像轮廓特征,计算匹配代价矩阵,利用匈牙利算法获得最小匹配代价.结果表明该算法具有较高的识别准确度.     

射影变换下新的形状匹配方法

针对射影变换下的形状匹配问题,提出一种基于构造的射影不变量——回路型交比的形状描述方法.首先在形状的凸包上均匀取样,对于每一个样本点,依次与剩余样本点相连构成的直线与图像相交,可得到一个回路型交比谱;然后通过动态时域归整算法计算2个形状特征间的距离,采取最近邻原则进行匹配.选取32张电视台台标和13张彩色交通标志作为模板集,通过设定不同的参数得到48组不同程度射影变换下的图像(共1 536张)和16组不同程度仿射变换下的图像(共208张).实验结果表明,该方法对图像有很好的描述能力,在剧烈射影变换下仍有较高的识别率,并且对相似图形有很强的分辨能力,明显优于最新的交比谱及经典的SIFT方法.     

以度量分段约束为特征的形状匹配算法

为在形状匹配的过程中利用较少的计算时间获取较高的识别率,同时兼顾形状特征对几何变形的鲁棒性,提出一种以度量分段约束为特征的形状匹配算法.通过提取形状轮廓上采样点间的度量信息,如欧氏距离、三角形半径等,约束每个采样点与整体形状之间的几何关系;进一步,将度量信息进行分段描述,以增强该算法对几何变形的稳定性;最终结合动态规划算法完成形状的匹配.在国际通用数据库上的实验结果表明,文中算法能够快速、有效地实现形状的匹配,且对于形状变形具有较好的适应性;此外,该算法适用于多种几何度量信息,便于扩展和推广.     

基于双层结构的矢量工程图符号识别算法

为了从矢量工程图中自动提取零件种类和个数等信息,提出一种矢量工程图符号识别算法.首先定义矢量工程图中每个元素的3种共同抽象属性以及2个元素之间的关系描述子;然后提出描述符号的双层结构,其比传统的网状或树状结构简单;最后,通过关系描述子的匹配与双层结构的构造进行符号识别.另外,该算法利用四叉树、一次识别多种符号以及对关系描述子进行排序的方法加速符号识别.实验结果表明,文中算法比已有算法识别的符号种类更多,识别效率更高,而且在旋转和缩放变换条件下更加鲁棒.     

改进离散曲线演化的形状匹配算法

为了在形状匹配的过程中提高形状特征对边界噪声和图像变形的鲁棒性,同时兼顾形状匹配算法的检索精度和运算效率,提出一种基于离散曲线演化的形状匹配算法.首先利用改进的离散曲线演化算法对形状轮廓进行特征提取,获得具有重要视觉部件的轮廓;然后计算该轮廓的形状上下文特征描述符;最后利用动态规划算法计算形状上下文特征描述符的相似度.通过在MPEG-7,Kimia以及Swedish Leaf形状数据库上的实验结果表明,该算法对变形目标具有良好的鲁棒性,且提高了运算效率和匹配精度.此外,改进的离散曲线演化算法可与不同形状描述子融合形成新的形状匹配算法.