專利名稱：一種圖像局部旋轉不變特征的提取裝置及其提取方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理技術，具體是涉及一種圖像局部旋轉不變特征的提取裝置及其提取方法。
背景技術：
圖像局部不變特征是指用來描述圖像的，在特定變換下，能保持不變的一組數值量。圖像局部不變特征在計算機視覺中有著廣泛的應用，比如物體檢測，定位，圖像檢索，三
維重建等等。目前學術界和工業(yè)界應用最廣泛的圖像局部不變特征有Sift，Surf等。 US6711293公開的Sift在各種光照，視角變換下都能保證很好的匹配率，是被實踐證明的最有效的圖像局部不變特征。然而Sift天生計算復雜度很高，很大程度上限制了它的廣泛應用，尤其是在計算能力有限的嵌入式平臺上面。Surf是Sift的改良版本，在保證損失有限的精度的范圍內，大幅度降低了計算復雜度，即便如此，Surf的計算復雜度依然很高。另外還有一種獨特的圖像局部特征描述，Ferns。Ferns不試圖顯式的描述某個特征點的局部不變特征。而是通過訓練一個分類器，試圖將特征點當成一個個的物體來識別。 該方法運行時速度很快，但是缺點在于需要很長的訓練過程，同時在運行時會占用大量的內存。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種在保證損失有限的精度的范圍內，大幅度降低了計算復雜度的圖像局部旋轉不變特征的提取裝置。本發(fā)明的另一目的是圖像局部旋轉不變特征的提取裝置所采用的提取方法。為實現上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是一種圖像局部旋轉不變特征的提取裝置，其特征在于，該裝置包括特征點定位單元，用以在圖像中定位特征點；鄰域劃分單元，用以將特征點的鄰域劃分為若干同心環(huán)形區(qū)域，并進一步將環(huán)形區(qū)域劃分成若干個扇形區(qū)域；直方圖統(tǒng)計單元，用以分別在扇形區(qū)域內統(tǒng)計局部二值特征，構造直方圖。所述圖像局部旋轉不變特征的提取方法，包括有以下步驟A、利用特征點定位單元對圖像中的特征點進行定位，其定位所采用的算法為公開的任意一種特征點提取算法；B、將特征點的鄰域劃分為N個同心環(huán)形區(qū)域Regioni i = 1，...，N，并將N個同心環(huán)形區(qū)域劃分為8個扇形區(qū)域；C、對于扇區(qū)錯誤！未找到引用源。內的像素，計算其上述對應的特征值，對于每一個區(qū)域錯誤！未找到引用源。中的，將其中計算出的特征值錯誤！未找到引用源。量化，并統(tǒng)計出一個具有錯誤！未找到引用源。的直方圖，記為錯誤！未找到引用源。；
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D、將N個區(qū)域的直方圖串聯起來，構成一個長度為錯誤！未找到引用源。的直方圖，該直方圖即是該特征點對應的旋轉不變特征。所述步驟C中，統(tǒng)計區(qū)域錯誤！未找到引用源。的直方圖錯誤！未找到引用源。 時，使用鄰域內插值的方式。所述步驟C中，在局部旋轉不變特征提取過程中，可以不用計算扇區(qū)錯誤！未找到引用源。中所有像素的特征值錯誤！未找到引用源。，而是可以以一定的采樣率選取部分的像素點。所述步驟C中，特征值錯誤！未找到引用源。的量化包括以下步驟(1)對于每個區(qū)域內的8個子區(qū)域，分別統(tǒng)計局部二值特征直方圖，記一個像素點
錯誤！未找到引用源。的八鄰居，從正上方的鄰居像素記起，以順時針順序為錯誤！未找到
引用源。，那么記特征值 2Fi=》_(Ι - iW"其中=Sign(K)= Q^0q
1=1 t( 錯誤！未找到引用源?？梢钥闯梢粋€8位的二進制串。記對二進制串錯誤！ 未找到引用源。的左移循環(huán)移位運算為錯誤！未找到引用源。，其中η為左移位數，那么記Fj = CF(F1, j-1)，j = 1，· · ·，8本發(fā)明有益效果由于采用上述的局部旋轉不變特征提取方式，大大降低了計算復雜度，并且占用較少的內存空間，從而在保證定位精度的前提下，提高了電腦對圖像的處
理速度。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明圖1為本發(fā)明的定位系統(tǒng)的結構框圖；圖2為圖1所示的局部旋轉不變特征提取裝置的結構框圖；圖3為本發(fā)明的鄰域劃分中環(huán)形區(qū)域的示意圖；圖4為圖3所示的劃分扇區(qū)的示意圖；圖5為采樣率選取部分的像素點的示意圖。圖中1、攝像頭；2、局部旋轉不變特征提取裝置；3、特征匹配裝置；4、物體位置計算裝置；5、特征點定位單元；6、鄰域劃分單元；7、直方圖統(tǒng)計單元；
具體實施例方式如圖2所示，一種圖像局部旋轉不變特征的提取裝置，包括特征點定位單元5，用以在圖像中定位特征點；鄰域劃分單元6，用以將特征點的鄰域劃分為若干同心環(huán)形區(qū)域， 并進一步將環(huán)形區(qū)域劃分成若干個扇形區(qū)域；直方圖統(tǒng)計單元7，用以分別在扇形區(qū)域內統(tǒng)計局部二值特征，構造直方圖。如圖1所示，本發(fā)明在物體定位系統(tǒng)中的應用物體定位系統(tǒng)包括有攝像頭1，用于捕捉圖像信息；局部旋轉不變特征提取裝置2，根據攝像頭1捕捉的圖像信息，提取圖像的局部旋轉不變特征；特征匹配裝置3，用來匹配模板圖像和經局部旋轉不變特征提取裝置2提取后的待檢測圖像的特征；物體位置計算裝置4，根據特征匹配裝置3所提供的點匹
4配信息中定位物體。所述圖像局部旋轉不變特征的提取方法，包括有以下步驟A、特征點定位，從圖像中定位特征點。可以采用任意一種公開的特征點提取算法， 比如 harris, hessian-affine, FAST 等。B、如圖3所示，將特征點附近的固定大小的區(qū)域劃分成N個同心環(huán)形區(qū)域Regioni i = 1，...，N;本實施例中，以定位特征點為圓心，繪了 4個同心圓，其中有3個環(huán)形區(qū)域； 如圖4所示，同心圓環(huán)按角度劃分成8個扇形子區(qū)域，記第i個區(qū)域的第j個扇區(qū)為錯誤！ 未找到引用源。。C、對于每個區(qū)域內的8個子區(qū)域，分別統(tǒng)計局部二值特征直方圖。此局部二值特征不同于傳統(tǒng)的LBP特征。記一個像素點錯誤！未找到引用源。的八鄰居，從正上方的鄰居像素記起，以順時針順序為錯誤！未找到引用源。，那么記特征值
權利要求
1.一種圖像局部旋轉不變特征的提取裝置，其特征在于，該裝置包括特征點定位單元，用以在圖像中定位特征點；鄰域劃分單元，用以將特征點的鄰域劃分為若干同心環(huán)形區(qū)域，并進一步將環(huán)形區(qū)域劃分成若干個扇形區(qū)域；直方圖統(tǒng)計單元，用以分別在扇形區(qū)域內統(tǒng)計局部二值特征，構造直方圖。
2.根據權利要求1所述的一種圖像局部旋轉不變特征的提取方法，其特征在于包括有以下步驟A、利用特征點定位單元對圖像中的特征點進行定位，其定位所采用的算法為公開的任意一種特征點提取算法；B、將特征點的鄰域劃分為N個同心環(huán)形區(qū)域，并將N個同心環(huán)形區(qū)域劃分為8個扇形區(qū)域；C、對于扇區(qū)錯誤！未找到引用源。內的像素，計算其上述對應的特征值，對于每一個區(qū)域(錯誤！未找到引用源。)中的，將其中計算出的特征值(錯誤！未找到引用源。)量化， 并統(tǒng)計出一個具有錯誤！未找到引用源。的直方圖(錯誤！未找到引用源。)；D、將N個區(qū)域的直方圖串聯起來，構成一個長度為錯誤！未找到引用源。的直方圖，該直方圖即是該特征點對應的旋轉不變特征。
3.根據權利要求2所述的一種圖像局部旋轉不變特征的提取方法，其特征在于所述步驟C中，在局部旋轉不變特征提取過程中，可以不用計算扇區(qū)(錯誤！未找到引用源。) 中所有像素的特征值(錯誤！未找到引用源。)，而是可以以一定的采樣率選取部分的像素點ο
4.根據權利要求2所述的一種圖像局部旋轉不變特征的提取方法，其特征在于所述步驟C中，統(tǒng)計區(qū)域(錯誤！未找到引用源。)的直方圖(錯誤！未找到引用源。)時，使用鄰域內插值的方式。
5.根據權利要求2所述的一種圖像局部旋轉不變特征的提取方法，其特征在于，所述步驟C中，特征值(錯誤！未找到引用源。)的量化包括以下步驟(1)對于每個區(qū)域內的8個子區(qū)域，分別統(tǒng)計局部二值特征直方圖，記一個像素點錯誤！未找到引用源。的八鄰居，從正上方的鄰居像素記起，以順時針順序為錯誤！未找到引用源。，那么記特征值 Fi= Jsignai-其中fl^OfciB w tQx < 0.t(2)錯誤！未找到引用源。可以看成一個8位的二進制串。記對二進制串錯誤！未找到引用源。的左移循環(huán)移位運算為錯誤！未找到引用源。，其中η為左移位數，那么記Fj = CF(F1, j_l)，j = 1，· · ·，8。全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖像局部旋轉不變特征的提取裝置及其提取方法，其特征在于，該裝置包括特征點定位單元，用以在圖像中定位特征點；鄰域劃分單元，用以將特征點的鄰域劃分為若干同心環(huán)形區(qū)域，并進一步將環(huán)形區(qū)域劃分成若干個扇形區(qū)域；直方圖統(tǒng)計單元，用以分別在扇形區(qū)域內統(tǒng)計局部二值特征，構造直方圖。由于采用上述的局部旋轉不變特征提取方式，大大降低了計算復雜度，并且占用較少的內存空間，從而在保證定位精度的前提下，提高了電腦對圖像的處理速度。
文檔編號G06K9/46GK102156870SQ201110091550
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權日2011年4月12日
發(fā)明者宋金龍, 張小軍 申請人:宋金龍, 張小軍