專利名稱：適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色的二進(jìn)制魯棒特征檢測(cè)方法，屬于彩色圖像局部不變特征檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圖像特征的提取、描述和匹配是基于特征的圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用的基礎(chǔ)。這些圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用的效率和準(zhǔn)確度取決于檢測(cè)子的檢測(cè)性能和特征描述子的表征性能。隨著數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展、普及與應(yīng)用，每天都產(chǎn)生大量的圖像/視頻內(nèi)容且需對(duì)這些視覺(jué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。高效快速的特征檢測(cè)方法成為滿足上述需求的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)的特征檢測(cè)方法依賴于復(fù)雜耗時(shí)的特征檢測(cè)和描述子匹配過(guò)程，例如SIFT (Scale-1nvariant feature transform)和 SURF(Speeded Up Robust Features),根本無(wú)法滿足上述需求。基于二進(jìn)制描述子的魯棒尺度不變特征(BRISK, Binary Robust InvariantScalableKeypoints)被提出來(lái)用于解決上述問(wèn)題。BRISK將從圖像塊中提取的二進(jìn)制串作為特征描述子。這點(diǎn)不同于基于浮點(diǎn)數(shù)描述子的傳統(tǒng)的方法(SIFT，SURF)。兩個(gè)二進(jìn)制描述子之間的相似性可以直接通過(guò)計(jì)算兩個(gè)二進(jìn)制串的漢明距來(lái)得到。漢明距越小，兩者越相似。在現(xiàn)代CPU上，計(jì)算二進(jìn)制串之間的漢明距比浮點(diǎn)數(shù)之間的歐式距離快得多。因此，基于二進(jìn)制描述子的魯棒尺度不變特征(BRISK)比傳統(tǒng)方法(SIFT，SURF)快兩個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，BRISK的匹配準(zhǔn)確性同傳統(tǒng)方法(SIFT，SURF)接近。然而，基于二進(jìn)制描述子的魯棒尺度不變特征(BRISK)是為灰度圖像設(shè)計(jì)的，顏色信息被忽略。這樣就導(dǎo)致對(duì)于彩色圖像，BRISK在特征點(diǎn)檢測(cè)過(guò)程中沒(méi)有充分考慮特征點(diǎn)的顏色不變性，同時(shí)在生成描述子的過(guò)程中沒(méi)有充分利用特征點(diǎn)所在區(qū)域的顏色區(qū)分性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前基于二進(jìn)制描述子的魯棒尺度不變特征的方法不適用于彩色圖像的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法。本發(fā)明的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，它包括如下步驟步驟一將待檢測(cè)的彩色圖像從RGB顏色空間變換到高斯對(duì)立顏色空間；步驟二 計(jì)算變換到高斯對(duì)立顏色空間的彩色圖像的顏色不變量；步驟三根據(jù)步驟二得到的顏色不變量，運(yùn)用AGAST特征檢測(cè)子檢測(cè)所述彩色圖像的特征點(diǎn)；步驟四在步驟三檢測(cè)到的每個(gè)特征點(diǎn)周圍區(qū)域得到六十個(gè)經(jīng)過(guò)方向歸一化的采樣點(diǎn)；步驟五根據(jù)步驟四得到的采樣點(diǎn)，生成有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子；步驟六根據(jù)步驟五生成的有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子，生成彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征的二進(jìn)制描述子。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在特征點(diǎn)檢測(cè)和特征描述子生成過(guò)程中充分考慮了彩色圖像中的顏色信息，使得檢測(cè)到的特征點(diǎn)具有更好的顏色不變性，同時(shí)生成的描述子包含了更多的顏色區(qū)分性，所以本方法適用于彩色圖像的檢測(cè)。


圖1為本發(fā)明的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法的流程不意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，它包括如下步驟步驟一將待檢測(cè)的彩色圖像從RGB顏色空間變換到高斯對(duì)立顏色空間；步驟二 計(jì)算變換到高斯對(duì)立顏色空間的彩色圖像的顏色不變量；步驟三根據(jù)步驟二得到的顏色不變量，運(yùn)用AGAST特征檢測(cè)子檢測(cè)所述彩色圖像的特征點(diǎn)；步驟四在步驟三檢測(cè)到的每個(gè)特征點(diǎn)周圍區(qū)域得到六十個(gè)經(jīng)過(guò)方向歸一化的采樣點(diǎn)；步驟五根據(jù)步驟四得到的采樣點(diǎn)，生成有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子；步驟六根據(jù)步驟五生成的有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子，生成彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征的二進(jìn)制描述子。步驟六中所述的彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征的二進(jìn)制描述子包含了特征點(diǎn)周圍像素的顏色信息及周圍像素灰度值的大小關(guān)系。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法的進(jìn)一步限定，所述步驟一中將待檢測(cè)的彩色圖像從RGB顏色空間變換到高斯對(duì)立顏色空間的方法為
權(quán)利要求
1.適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，其特征在于，它包括如下步驟 步驟一將待檢測(cè)的彩色圖像從RGB顏色空間變換到高斯對(duì)立顏色空間； 步驟二 計(jì)算變換到高斯對(duì)立顏色空間的彩色圖像的顏色不變量； 步驟三根據(jù)步驟二得到的顏色不變量，運(yùn)用AGAST特征檢測(cè)子檢測(cè)所述彩色圖像的特征點(diǎn)； 步驟四在步驟三檢測(cè)到的每個(gè)特征點(diǎn)周圍區(qū)域得到六十個(gè)經(jīng)過(guò)方向歸一化的采樣占. 步驟五根據(jù)步驟四得到的采樣點(diǎn)，生成有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子; 步驟六根據(jù)步驟五生成的有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子，生成彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征的二進(jìn)制描述子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，其特征在于， 所述步驟一中將待檢測(cè)的彩色圖像從RGB顏色空間變換到高斯對(duì)立顏色空間的方法為 (χ，γ) (0.06 0.63 O.27][i (x,>0Ex(x,y) = 0.30 0.04 -0.35 G(x,y) EM(x,y) (θ·34 -0.60 0.17|離，少) 式中R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)分別為待檢測(cè)的彩色圖像中坐標(biāo)為(x，y)的像素的R、G、B三個(gè)顏色分量，左(X,力為高斯對(duì)立顏色空間中待檢測(cè)的彩色圖像的亮度分量，為高斯對(duì)立顏色空間中待檢測(cè)的彩色圖像的藍(lán)色-黃色的顏色分量，為高斯對(duì)立顏色空間中待檢測(cè)的彩色圖像的綠色-紅色的顏色分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，其特征在于， 所述步驟二中計(jì)算變換到高斯對(duì)立顏色空間的彩色圖像的顏色不變量的方法為 其中C為顏色不變量，左為高斯對(duì)立顏色空間中待檢測(cè)的彩色圖像的亮度分量，左為高斯對(duì)立顏色空間中待檢測(cè)的彩色圖像的綠色-紅色的顏色分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，其特征在于， 所述步驟三中根據(jù)步驟二得到的顏色不變量，運(yùn)用AGAST特征檢測(cè)子檢測(cè)所述彩色圖像的特征點(diǎn)的方法為 步驟I :根據(jù)步驟二得到的顏色不變量構(gòu)建顏色不變量的尺度空間金字塔；所述顏色不變量的尺度空間金子塔包括η層Ictl, C1, , cn_J和η個(gè)中間層{屯，(I1, , dn_J , η為正整數(shù)；其中Ci是將Cil進(jìn)行降采樣得到的圖像，C0是待檢測(cè)的彩色圖像； Cli位于Ci和Cil之間，它是通過(guò)將dn進(jìn)行降采樣得到的圖像； 其中Cltl是通過(guò)將Ctl進(jìn)行降采樣得到的圖像； 步驟2 :利用FAST角點(diǎn)檢測(cè)子在顏色不變量的尺度空間金字塔中尋找極大值點(diǎn)作為特征點(diǎn) 將FAST 9-16檢測(cè)子應(yīng)用于每一層和每一中間層上，將找到的角點(diǎn)作為候選特征點(diǎn)并計(jì)算其FAST值； 將候選特征點(diǎn)中的極大值點(diǎn)作為最終的特征點(diǎn)，所述極大值點(diǎn)的FAST值比其同層的周圍8個(gè)點(diǎn)的FAST值都大，同時(shí)比其上層、下層對(duì)應(yīng)點(diǎn)的FAST值大。
步驟3:在每一層或每一中間層上，通過(guò)最小二乘法擬合二維二次函數(shù)以精確定位特征點(diǎn)的空間位置，在尺度軸上，通過(guò)擬合一維拋物線函數(shù)以精確定位特征點(diǎn)的尺度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟I中η = 4。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟I中 Ci是將Cil進(jìn)行比例因子為2的降采樣得到的圖像，C0是待檢測(cè)的彩色圖像； Cli位于Ci和Cil之間，它是通過(guò)將dn進(jìn)行比例因子為2的降采樣得到的圖像； 其中Cltl是通過(guò)將Ctl進(jìn)行比例因子為I. 5的降采樣得到的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，其特征在于，步驟3中所述特征點(diǎn)的空間位置精確定位到亞像素精度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，其特征在于， 所述步驟五中根據(jù)步驟四得到的采樣點(diǎn)，生成有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子的方法為 對(duì)于特征點(diǎn)周圍的每一個(gè)采樣點(diǎn)，記錄該采樣點(diǎn)的RGB三個(gè)顏色分量的大小順序關(guān)系，并對(duì)其進(jìn)行二進(jìn)制編碼 用六位二進(jìn)制來(lái)表示一個(gè)采樣點(diǎn)的顏色分量大小關(guān)系，其中前三位構(gòu)成第一組，用來(lái)表示在RGB三個(gè)顏色分量中最大值所對(duì)應(yīng)的分量，如果某一個(gè)顏色分量為最大值，則對(duì)應(yīng)組中的對(duì)應(yīng)位為1，否則為O ;后三位構(gòu)成第二組，用來(lái)表示最小值所對(duì)應(yīng)的分量，如果某一個(gè)顏色分量為最小值，則對(duì)應(yīng)組中的對(duì)應(yīng)位為1，否則為O。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，其特征在于， 所述步驟六中根據(jù)步驟五生成的有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子，生成彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征的二進(jìn)制描述子的方法為 將步驟五中生成的有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子，同利用BRISK方法生成的有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素灰度值大小關(guān)系的二進(jìn)制描述子結(jié)合，共同構(gòu)成彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征描述子。
全文摘要
適用于彩色圖像彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征檢測(cè)方法，涉及一種彩色的二進(jìn)制魯棒特征檢測(cè)方法。為了解決目前基于二進(jìn)制描述子的魯棒尺度不變特征的方法不適用于彩色圖像的問(wèn)題。一將待檢測(cè)的彩色圖像從RGB顏色空間變換到高斯對(duì)立顏色空間；二計(jì)算變換到高斯對(duì)立顏色空間的彩色圖像的顏色不變量；三根據(jù)得到的顏色不變量，運(yùn)用AGAST特征檢測(cè)子檢測(cè)所述彩色圖像的特征點(diǎn)；四在測(cè)到的每個(gè)特征點(diǎn)周圍區(qū)域得到六十個(gè)經(jīng)過(guò)方向歸一化的采樣點(diǎn)；五根據(jù)得到的采樣點(diǎn)，生成有關(guān)特征點(diǎn)周圍像素顏色信息的二進(jìn)制描述子；六根據(jù)生成的所述二進(jìn)制描述子，生成彩色的二進(jìn)制魯棒尺度不變特征的二進(jìn)制描述子。本發(fā)明適用于檢測(cè)彩色圖像。
文檔編號(hào)G06T7/40GK102982561SQ20121059317
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者牛夏牧, 景慧昀, 韓琦, 李瓊, 王莘 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)