以多尺度三角形为特征的快速形状匹配

为了减少形状匹配阶段的计算量并保持匹配精度,提出一种结合多尺度三角形特征的形状描述子,利用形状整体特征进行粗匹配并使用实时匹配方法完成匹配过程.首先通过高斯演化获得多尺度下的形状轮廓并用不同尺度上的轮廓点组成特征三角形;然后采用三角形面积和特征角来描述轮廓信息;最后用形状面积率对候选轮廓进行筛选,通过计算不同形状间描述子的相似度进行匹配.在不同形状数据集上进行实验的结果表明,该方法有较好的匹配结果和较少的匹配耗时,能够快速准确地描述形状的局部及整体特征,在实际应用中具有优势.     

基于改进多尺度乘积LoG算子的仿射不变形状匹配算法

目标在成像过程中发生的几何变形多数情况下可用仿射变换来描述。据此,提出一种利用角点进行仿射不变形状匹配的算法。首先引入多尺度乘积LoG(MPLoG)算子检测轮廓角点,并根据角点间距自适应地提取轮廓特征点,从而获取形状关键特征;为解决目标的仿射变形问题,采用Grassmann流形Gr(2,n)来表征和度量两形状之间的相似度;最后通过迭代式序列移位匹配算法来克服Grassmann流形对起始点的依赖并完成形状的匹配。对形状数据进行仿真实验的结果表明,所提算法能够有效地实现形状检索和识别,并对噪声有较强的鲁棒性。     

基于改进多尺度乘积LoG算子的仿射不变形状匹配算法

目标在成像过程中发生的几何变形多数情况下可用仿射变换来描述。据此,提出一种利用角点进行仿射不变形状匹配的算法。首先引入多尺度乘积LoG(MPLoG)算子检测轮廓角点,并根据角点间距自适应地提取轮廓特征点,从而获取形状关键特征;为解决目标的仿射变形问题,采用Grassmann流形Gr(2,n)来表征和度量两形状之间的相似度;最后通过迭代式序列移位匹配算法来克服Grassmann流形对起始点的依赖并完成形状的匹配。对形状数据进行仿真实验的结果表明,所提算法能够有效地实现形状检索和识别,并对噪声有较强的鲁棒性。     

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.     

基于多尺度的轮廓匹配方法

物体的形状轮廓是计算机视觉中一个重要的特征。该文提出了一种基于多尺度下局部特征的描述和动态规划的形状匹配和识别方法。考虑到轮廓在不同尺度下特征点的变化,给出了形状的多尺度描述方法。在轮廓分段匹配过程中,根据噪声和形变的程度不同对局部轮廓分别采用不同尺度滤波,避免了局部形变及噪声导致错误的匹配结果。该算法对于噪声、形变和适度的遮挡有较好鲁棒性,用于行人识别上取得了较好的效果。     

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。     

一种起始点无关的小波系数形状匹配

小波变换的多分辨率特征使其在计算机视觉中得到广泛的应用,在形状匹配中,小波变换对起始点的依赖制约了小波变换的应用。为了克服小波变换对起始点的依赖,引入Zernike矩,提出一种起始点无关的小波系数形状匹配算法。对输入图像进行预处理后提取目标轮廓,生成具有平移、尺度不变的形状链状表达,并通过小波变换进行多尺度分析。最后计算各个尺度下的各阶Zernike矩,来解决小波变换的起始点问题,实现形状表达的旋转不变性。实验结果表明该算法适用于轮廓较明显的目标,同时具有速度快、精度高、鲁棒性强的优点。     

基于改进典型形状上下文特征的形状识别方法

针对形状上下文特征难以解决大规模样本的形状识别问题,提出一种利用角点典型形状上下文特征进行快速形状识别的方法.该方法仅以少数角点作为代表点生成直方图,对目标形状关键特征进行描述,通过减少匹配的特征数目降低了采样点匹配时间;在此基础上提出了局部约束匹配的方法,能够快速实现形状匹配并解决特征旋转不变性的问题,最终通过结合快速剪枝和精确匹配完成形状的识别.对形状数据进行仿真实验的结果证明,文中方法能够快速、有效地实现大规模数据的形状识别和检索.     

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.     

对数极坐标系下尺度不变特征点的检测与描述

目的 当前国际流行的SIFT算法及其改进算法在检测与描述特征点时基于高斯差分函数,存在损失图像高频信息的缺陷,从而导致图像匹配时其性能随着图像变形的增加而出现急剧下降。针对SIFT算法及其改进算法的这一缺陷,本研究提出了一种新的无图像信息损失的、在对数极坐标系下的尺度不变特征点检测与描述算法。方法 本研究提出的尺度不变特征点检测与描述算法首先将直角坐标系下以采样点为中心的圆形图块转换为对数极坐标系下的矩形图块,并以此矩形图块为基础对采样点进行特征点检测与描述符提取;该算法使用固定宽度的窗口在采样点的对数极坐标径向梯度图像的log_t^r轴上进行移动以判断该点是否为特征点并计算该点的特征尺度,并在具有局部极大窗口响应的特征尺度位置处提取特征点的描述符。该算法的描述符基于对数极坐标系下的矩形图块的灰度梯度的幅值与角度,是一个192维向量,并具有对于尺度、旋转、光照等变化的不变性。结果 本研究采用INRIA数据组和Mikolajczyk提出的匹配性能指标对SIFT算法、SURF算法和提出的尺度不变特征点检测与描述算法进行比较。与SIFT算法和SURF算法相比,提出的尺度不变特征点检测与描述算法在对应点数、重复率、正确匹配点数和匹配率等方面均具有一定优势。结论 提出了一种基于对数极坐标系的图像匹配算法,即将直角坐标系下以采样点为中心的圆形图块转换为对数极坐标系下的矩形图块,这样在特征点的检测过程中,可以有效规避SIFT算法因为采用DoG函数而造成的高频信息损失;在描述符提取过程中,对数极坐标系可以有效地减少图像的变化量,从而提高了匹配性能。     

Bayesian shape model for facial feature extraction and recognition

A facial feature extraction algorithm using the Bayesian shape model (BSM) is proposed in this paper. A full-face model consisting of the contour points and the control points is designed to describe the face patch, using which the warping/normalization of the extracted face patch can be performed efficiently. First, the BSM is utilized to match and extract the contour points of a face. In BSM, the prototype of the face contour can be adjusted adaptively according to its prior distribution. Moreover, an affine invariant internal energy term is introduced to describe the local shape deformations between the prototype contour in the shape domain and the deformable contour in the image domain. Thus, both global and local shape deformations can be tolerated. Then, the control points are estimated from the matching result of the contour points based on the statistics of the full-face model. Finally, the face patch is extracted and normalized using the piece-wise affine triangle warping algorithm. Experimental results based on real facial feature extraction demonstrate that the proposed BSM facial feature extraction algorithm is more accurate and effective as compared to that of the active shape model (ASM).     

一种基于轮廓特征点的图像检索方法

传统基于形状的图像检索方法检索效率较低,针对该问题,提出一种基于对象轮廓特征点的图像检索方法。利用Mean Shift算法提取感兴趣对象,以对象曲率的局部极值点作为特征点,并将对象表示为这些特征点的特征向量,定义检索对象与被检索对象特征向量间的距离匹配机制,实现对象的匹配或识别。实验结果表明,与传统方法相比,该方法具有较高的查全率和查准率。     

An evolutionary image matching approach

Bee colony optimization (BCO) is a meta-heuristic technique inspired by natural behavior of the bee colony. In this paper, the BCO technique is exploited to tackle the shape matching problem with the aim to find the matching between two shapes represented via sets of contour points. A number of bees are used to collaboratively search the optimal matching using a proposed proximity-regularized cost function. Furthermore, the proposed cost function considers the proximity information of the matched contour points; this is in the contrast to that these contour points are treated independently in the conventional approaches. Experimental results are presented to demonstrate that the proposed approach is able to provide more accurate shape matching than the conventional approaches.     

基于多尺度轮廓段的形状特征提取与识别

形状识别是计算机视觉与模式识别领域的重要研究内容。形状的特征选取与描述是形状识别的研究热点。针对现有识别方法的不足，提出一种通过对不同长度轮廓段进行描述，进行特征提取的方法。对每个形状均在6种尺度下进行特征提取，每种尺度选取5种轮廓段特征参数，实现了对形状的特征描述。在形状识别阶段，使用动态时间规整（DTW）算法度量形状描述子之间的匹配距离，实现形状识别。分别在Kimia99、Kimia216和MPEG-7数据库中进行算法验证，结果表明基于多尺度轮廓段的形状特征描述子具有旋转、缩放、平移和局部遮挡不变性，识别率优于现有算法。     

基于曲率匹配的细胞几何形状特征提取方法

细胞轮廓的几何形状是细胞学涂片判读的重要参考,对研究宫颈病变的计算机辅助诊断具有重要意义。针对现有基于形状模板匹配的几何形状识别方法鲁棒性较差的问题,提出了基于曲率匹配的几何形状特征提取方法,通过比较模板轮廓和待识别轮廓的曲率,计算曲率曲线之间的相似度,进而得到细胞轮廓的形状特征,并采用依次旋转轮廓选取最佳匹配的方法来解决轮廓方向不一致的问题,采用以面积等效圆的半径比作为放大比率进行轮廓缩放的方法来解决轮廓大小不一致的问题。通过相关实验证明了该方法所提取的几何形状特征具有尺度不变性和旋转不变性,并与改进Hausdorff距离进行了实验对比,结果表明提取的形状特征能更加准确地识别出细胞轮廓的几何形状。     

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.     

用于形状特征提取的spike函数

形状特征是图像的一种重要视觉特征，其提取方法是形状识别、图像检索以及图像匹配等领域的研究热点。Spike参数用来反映磨粒轮廓角度的变化，spike参数越大，磨粒越尖锐，磨粒的磨损作用越大。在spike参数的基础上，提出了4种用于形状特征提取的spike函数，分别为用于表征形状轮廓细节特征的spike-angle函数和spike-height函数，以及用于表征形状轮廓整体特征的spike-area函数和spike-distance函数。根据spike函数提取形状特征时，采用多个步长的spike-angle函数和spike-height函数，同时采用单个步长的spike-area函数和spike-distance函数。为了消除起始点对spike函数计算的影响，以多尺度spike函数的归一化傅里叶变换系数的幅值作为形状特征。分别在MPEG-7和Swedish leaf数据集进行实验验证，与其他方法的对比结果表明采用spike函数提取形状特征，用于形状识别时，识别准确率高，抗噪声能力强。