一種圖像仿射局部不變特征的獲取方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圖像仿射局部不變特征的獲取方法及裝置，在解決機(jī)器視覺局部不變特征提取問題時，該方法獲取包含有多個像素點的目標(biāo)圖像，并建立所述各個像素點對應(yīng)的局部特征變換模型，進(jìn)而依據(jù)所述各個局部特征變換模型，獲取所述各個像素點對應(yīng)的局部方向張量，并依據(jù)所述各個局部方向張量，在與所述每個像素點對應(yīng)的預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)，確定該預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的各個像素點的較小特征值中的最大值，進(jìn)而將所述最大值對應(yīng)的像素點確定為初始興趣點，利用仿射遞歸算法，將所述各個初始興趣點收斂于仿射興趣點及仿射特征區(qū)域，進(jìn)而獲取所述仿射興趣點的圖像坐標(biāo)、特征尺度及所述仿射興趣點對應(yīng)的所述仿射特征區(qū)域，從而實現(xiàn)了獲取圖像的仿射局部不變特征。
【專利說明】一種圖像仿射局部不變特征的獲取方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種圖像仿射局部不變特征的獲取方法及
裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像局部特征就是著重體現(xiàn)圖像中某個局部的特征，例如，圖像的邊緣、點、線、面等低層特征信息。圖像的仿射變換是由圖像的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等基本變換獲得的復(fù)合變換。例如，移動機(jī)器人在工作場景中運動，其利用雙目攝像機(jī)可獲取該場景的圖像。由于機(jī)器人的運動，使攝像機(jī)的視角發(fā)生變化，從而造成同一場景在獲得的各個圖像中也發(fā)生一定的變換，例如，位置、尺度、視點等發(fā)生變換，所述變換可綜合的被認(rèn)為是一種仿射變換。
[0003]圖像仿射局部不變特征是指，圖像在仿射變換下保持不變的局部特征，即圖像雖進(jìn)行了仿射變換，而該圖像中的某些局部特征并不隨之產(chǎn)生變化。由于局部特征具有較少的信息數(shù)據(jù)量，冗余性低，可作為圖像仿射不變特征。在圖像的物體識別、全景圖的拼接等問題求解中，需要利用圖像的仿射局部不變特征。
[0004]然而，發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，目前尚無一種對圖像仿射局部不變特征的獲取方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N圖像仿射局部不變特征的獲取方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中目前尚無一種對圖像仿射局部不變特征的獲取方法的技術(shù)問題。本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下:
[0006]一種圖像仿射局部不變特征的獲取方法，包括:
[0007]獲取包含有多個像素點的目標(biāo)圖像；
[0008]建立所述各個像素點對應(yīng)的局部特征變換模型；
[0009]依據(jù)所述各個局部特征變換模型，獲取所述各個像素點對應(yīng)的局部方向張量；
[0010]依據(jù)所述各個局部方向張量，在與所述每個像素點對應(yīng)的預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)，確定該預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的各個像素點的較小特征值中的最大值；
[0011]將所述最大值對應(yīng)的像素點確定為初始興趣點；
[0012]利用仿射遞歸算法，將所述各個初始興趣點收斂于仿射興趣點及仿射特征區(qū)域；
[0013]獲取所述仿射興趣點的圖像坐標(biāo)、特征尺度及所述仿射興趣點對應(yīng)的所述仿射特征區(qū)域。
[0014]上述方法，優(yōu)選的，所述目標(biāo)圖像為二維離散圖像。
[0015]上述方法，優(yōu)選的，所述各個像素點對應(yīng)的局部特征變換模型為二階多項擴(kuò)展式，即:
[0016]f (X)~;Ti+i^x+i^y+i^+ry+reXysxTAx+bTx+c ;
[0017]其中，所述f(x)為所述各個像素點X的灰度值；所述(X，y)T為所述各個像素點X的圖像坐標(biāo)；所述A為2階對稱矩陣，用以表征除常數(shù)外的偶次項局部特征；所述b為2維列向量，用以表征奇次項局部特征；所述C為常數(shù)分量，且所述C與所述ri相等；基函數(shù)為{I, X, y, X2,12, xyl。
[0018]上述方法，優(yōu)選的，所述局部方向張量為
【權(quán)利要求】
1.一種圖像仿射局部不變特征的獲取方法，其特征在于，包括: 獲取包含有多個像素點的目標(biāo)圖像； 建立所述各個像素點對應(yīng)的局部特征變換模型； 依據(jù)所述各個局部特征變換模型，獲取所述各個像素點對應(yīng)的局部方向張量； 依據(jù)所述各個局部方向張量，在與所述每個像素點對應(yīng)的預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)，確定該預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的各個像素點的較小特征值中的最大值； 將所述最大值對應(yīng)的像素點確定為初始興趣點； 利用仿射遞歸算法，將所述各個初始興趣點收斂于仿射興趣點及仿射特征區(qū)域； 獲取所述仿射興趣點的圖像坐標(biāo)、特征尺度及所述仿射興趣點對應(yīng)的所述仿射特征區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)圖像為二維離散圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述各個像素點對應(yīng)的局部特征變換模型為二階多項擴(kuò)展式，即:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述局部方向張量為T = <(AAT +J~^bb');所述預(yù)設(shè)區(qū)域為所述各個像素點的8鄰域區(qū)域； 其中，所述依據(jù)所述各個局部方向張量，在與所述每個像素點對應(yīng)的預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)，確定該預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的各個像素點的較小特征值中的最大值，包括: 確定所述每個像素點各自對應(yīng)的8鄰域區(qū)域； 依據(jù)所述各個像素點對應(yīng)的局部方向張量T，在所述各個8鄰域區(qū)域內(nèi)，獲取該8鄰域區(qū)域內(nèi)各個像素點的兩個非負(fù)特征值λ P λ2中的較小特征值；其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用仿射遞歸算法，將所述各個初始興趣點收斂于仿射興趣點及仿射特征區(qū)域，包括: 初始化單位矩陣Ua);其中，所述單位矩陣υω對應(yīng)的特征區(qū)域為以所述初始興趣點的坐標(biāo)為中心的單位圓區(qū)域； 將矩陣Ui確定為當(dāng)前矩陣，將所述初始興趣點確定為當(dāng)前興趣點，并利用所述當(dāng)前矩陣，確定圖像局部變換區(qū)域；其中，所述i為仿射遞歸算法的當(dāng)前遞歸次數(shù)，當(dāng)所述當(dāng)前遞歸次數(shù)為I時，所述Ui為所述u(1)；確定所述圖像局部變換區(qū)域?qū)?yīng)的特征尺度％依據(jù)所述特征尺度σ,在所述圖像局部變換區(qū)域內(nèi)，查找與所述當(dāng)前興趣點距離最近的備選興趣點； 獲取所述備選興趣點對應(yīng)的方向張量!^ ;對所述方向張量!^進(jìn)行U變換獲得矩陣Ui+1 ;對所述矩陣Ui+1進(jìn)行U(i+1)=U(i+1)/ λ i (U(i+1))的標(biāo)準(zhǔn)化變換，以使所述λ i的值為I ; 判斷是否λ 2(T⑴VX1(Tii))的值小于預(yù)設(shè)收斂閾值且所述當(dāng)前遞歸次數(shù)未達(dá)到預(yù)設(shè)遞歸次數(shù)閾值； 若是，將所述當(dāng)前遞歸次數(shù)i的值加1，將所述矩陣Ui+Ι確定為當(dāng)前矩陣，將所述備選興趣點確定為當(dāng)前興趣點，返回執(zhí)行利用所述當(dāng)前矩陣，確定圖像局部變換區(qū)域； 若否，判斷所述λ 2 (Ta))/λ JTii))的值是否大于等于所述預(yù)設(shè)收斂閾值；若是，將所述備選興趣點確定為仿射興趣點，并確定所述仿射興趣點對應(yīng)的仿射特征區(qū)域為xTU(1 1}χ=1 ；其中，所述u(i+1)為半正定對稱矩陣。
6.一種圖像仿射局部不變特征的獲取裝置，其特征在于，包括: 目標(biāo)圖像獲取單元，用于獲取包含有多個像素點的目標(biāo)圖像； 變換模型建立單元，用于建立所述各個像素點對應(yīng)的局部特征變換模 方向張量獲取單元，用于依據(jù)所述各個局部特征變換模型，獲取所述各個像素點對應(yīng)的局部方向張量； 特征值確定單元，用于依據(jù)所述各個局部方向張量，在與所述每個像素點對應(yīng)的預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)，確定該預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的各個像素點的較小特征值中的最大值； 初始興趣點確定單元，用于將所述最大值對應(yīng)的像素點確定為初始興趣點； 興趣點收斂單元，用于利用仿射遞歸算法，將所述各個初始興趣點收斂于仿射興趣點及仿射特征區(qū)域； 不變特征獲取單元，用于獲取所述仿射興趣點的圖像坐標(biāo)、特征尺度及所述仿射興趣點對應(yīng)的所述仿射特征區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述目標(biāo)圖像獲取單元獲取的所述目標(biāo)圖像為二維離散圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述變換模型建立單元建立的局部特征變換模型為二階多項擴(kuò)展式，即:..22TiT
f (X)~r1+r2x+r3y+r4x +r5y +r6xy=x Ax+b x+c ； 其中，所述f(x)為所述各個像素點X的灰度值；所述(X，y)T為所述各個像素點X的圖像坐標(biāo)；所述A為2階對稱矩陣，用以表征除常數(shù)外的偶次項局部特征；所述b為2維列向量，用以表征奇次項局部特征；所述c為常數(shù)分量，且所述C與所述相等；基函數(shù)為{I, X, y, X2,12, xyl。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述方向張量獲取單元獲取的局部方向張量為
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述興趣點收斂單元，包括: 單位矩陣初始化子單元，用于初始化單位矩陣Ua);其中，所述單位矩陣Ua)對應(yīng)的特征區(qū)域為以所述初始興趣點的坐標(biāo)為中心的單位圓區(qū)域； 變換區(qū)域確定子單元，用于將矩陣Ui確定為當(dāng)前矩陣，將所述初始興趣點確定為當(dāng)前興趣點，并利用所述當(dāng)前矩陣，確定圖像局部變換區(qū)域；其中，所述i為仿射遞歸算法的當(dāng)前遞歸次數(shù)，當(dāng)所述當(dāng)前遞歸次數(shù)為I時，所述Ui為所述u(1)； 備選興趣點確定子單元，用于確定所述圖像局部變換區(qū)域?qū)?yīng)的特征尺度4，依據(jù)所述特征尺度 <，在所述圖像局部變換區(qū)域內(nèi)，查找與所述當(dāng)前興趣點距離最近的備選興趣占.仿射矩陣獲取子單元，用于獲取所述備選興趣點對應(yīng)的方向張量!^ ;依據(jù)所述方向張量T(k)獲得矩陣Ui+1 ;對所述矩陣Ui+1進(jìn)行υα+1)=υα+1)/λ i (Ua+1))的標(biāo)準(zhǔn)化變換，以使所述λ i的值為I ; 判斷子單元，用于判斷是否λ^?^νλΑ?^))的值小于預(yù)設(shè)收斂閾值且所述當(dāng)前遞歸次數(shù)未達(dá)到預(yù)設(shè)遞歸次數(shù)閾值；若是，觸發(fā)第一結(jié)果子單元；若否，觸發(fā)所述第二結(jié)果子單元; 所述第一結(jié)果子單元，用于將所述當(dāng)前遞歸次數(shù)i的值加1，將所述矩陣Ui+1確定為當(dāng)前矩陣，將所述初始興趣點確定為當(dāng)前興趣點，并觸發(fā)所述變換區(qū)域確定子單元利用所述當(dāng)前矩陣，確定圖像局部變換區(qū)域； 第二結(jié)果子單元，用于判斷所述λΖ?^νλΑτα))的值是否大于等于所述預(yù)設(shè)收斂閾值；若是，將所述備選興趣點確定為仿射興趣點，并確定所述仿射興趣點對應(yīng)的仿射特征區(qū)域為xTU(i+1)X=l ;其中，所述U(i+1)為半正定對稱矩陣。
【文檔編號】G06K9/46GK103745220SQ201410043639
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月29日
【發(fā)明者】林睿, 孫榮川, 任子武, 厲茂海, 孫立寧 申請人:蘇州大學(xué)