r>[0042] 本發(fā)明的有益效果是：利用純四元數(shù)表示彩色圖像的三種顏色信息，考慮了各個 顏色通道之間的關(guān)聯(lián)性和整體性，并利用四元數(shù)的范數(shù)構(gòu)造彩色圖像的特征描述向量，增 加了特征描述子的旋轉(zhuǎn)不變性，從而獲得更高的特征點匹配正確率。
[0043] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進：
[0044] 進一步，所述所述主方向?qū)ふ夷K，包括：
[0045] 第一卷積單元，用于以所述特征點為圓心畫一個圓形區(qū)域，將所述圓形區(qū)域內(nèi)的 所有像素點分別與Haar小波算子進行卷積，得到所述圓形區(qū)域內(nèi)的所有像素點的Haar小 波響應值；
[0046] 第一高斯計算單元，用于對所述第一卷積單元中得到的所述圓形區(qū)域內(nèi)每一個像 素點的Haar小波響應值進行高斯加權(quán)，得到所述圓形區(qū)域內(nèi)每一個像素點的高斯加權(quán)值；
[0047] 滑動單元，用于在所述圓形區(qū)域內(nèi)選擇一個以所述特征點為中心的扇形滑動窗 P ；
[0048] 主方向確定單元，用于旋轉(zhuǎn)扇形滑動窗口遍歷所述圓形區(qū)域，對所述扇形滑動窗 口內(nèi)所有像素點的高斯加權(quán)值進行累加，將高斯加權(quán)值累加的最大值對應的方向作為所述 特征點的主方向。
[0049] 采用上述進一步方案的有益效果是能夠保證特征矢量具有旋轉(zhuǎn)不變性。
[0050] 進一步，所述特征向量計算模塊包括：
[0051] 矩形建立單元，用于沿著主方向，建立一個以所述特征點為中心的矩形區(qū)域；
[0052] 劃分單元，用于將所述矩形區(qū)域劃分為多個相同的子區(qū)域；
[0053] 第二卷積單元，用于針對每一個所述子區(qū)域，利用Haar小波計算其對應的小波響 應值；
[0054] 第二高斯計算單元，對步驟4. 3中得到的所述每一個子區(qū)域的小波響應值進行高 斯加權(quán)；
[0055] 統(tǒng)計單元，統(tǒng)計所述每一個子區(qū)域進行高斯加權(quán)后的Haar小波響應值，得到所述 每一個子區(qū)域的矢量：
[0056] V子區(qū)域=[Σ dx，Σ I dx I，Σ dy，Σ I dy I ]
[0057] 式中，dx為Haar小波X方向上的響應值；I dx I為dx的絕對值；Σ dx為對所有的 dx求和；dy為Haar小波Y方向上的響應值；I dy I為dy的絕對值。
[0058] 采用上述進一步方案的有益效果是能夠更好地獲得圖像的局部空域信息。
[0059] 進一步，所述轉(zhuǎn)換模塊將所述每一個像素點的特征向量轉(zhuǎn)換成純四元數(shù)范數(shù)的特 征向量，具體為：
[0060] V = [V1, V2，…，Vi，…]
[0061] 其中，V1= [| I Σ Dx1I |，I I Σ IDx1I I |，I I Σ Dy1I |，I I Σ IDy1I I |] ;| 卜 I I 為范 數(shù)算子，Vi表示第i個子區(qū)域的特征矢量，Σ Dx = [ ( Σ dx) R, ( Σ dx) (；，（ Σ dx) Β]，Σ I Dx I =[(Σ I dx I) R, ( Σ I dx I) G, ( Σ I dx I) B], Σ Dy = [ ( Σ dy) R, ( Σ dy) G, ( Σ dy) B], Σ | Dy = [(Σ |dy|)R，（Z |dy|)e，（E |dy|)B]，R，G，B為所述彩色圖像的三個顏色通道，分別代 表紅、綠、藍通道；i為子區(qū)域的編號；Dx = [dxR, dxs, dxB]為彩色圖像Haar小波X方向上響 應值的純四元數(shù)的向量表示，dxRS R通道的Haar小波X方向上的響應值，dx s為G通道的 Haar小波X方向上的響應值，(^為B通道的Haar小波X方向上的響應值；Dx $子區(qū)域i 內(nèi)Haar小波X方向上響應值的純四元數(shù)的向量表示；Σ DxiS對所有Dx ;求和；I I Σ Dx ; I I 為對Σ 0義;求范數(shù)；IDxi I為子區(qū)域i內(nèi)Haar小波X方向上響應值絕對值的純四元數(shù)的向量 表示；Σ I Dxi I 為對所有 I Dxi I 求和；I I Σ I Dxi I I I 為對 Σ I Dxi I 求范數(shù)；Dy = [dyR, dys, dyB] 為彩色圖像Haar小波Y方向上響應值的純四元數(shù)的向量表示，dyRS R通道的Haar小波Y 方向上的響應值，dys為G通道的Haar小波Y方向上的響應值，dy 8為B通道的Haar小波 y方向上的響應值；Dy$子區(qū)域i內(nèi)Haar小波Y方向上響應值的純四元數(shù)的向量表示； Σ DyiS對所有Dy ;求和；I I Σ Dy ; I I為對Σ 0又;求范數(shù)；I Dy ; I為子區(qū)域i內(nèi)Haar小波Y 方向上響應值絕對值的純四元數(shù)的向量表示；Σ IDy1I為對所有IDy1I求和；I I Σ |Dy」I 為對Σ IDy1I求范數(shù)。
[0062] 采用上述進一步方案的有益效果是能夠增加特征矢量的旋轉(zhuǎn)不變性。
【附圖說明】
[0063] 圖1為本發(fā)明一種基于四元數(shù)的彩色圖像SURF特征描述方法的流程示意圖；
[0064] 圖2為本發(fā)明一種基于四元數(shù)的彩色圖像SURF特征描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0065] 圖3為本發(fā)明一種基于四元數(shù)的彩色圖像SURF特征描述系統(tǒng)中主方向?qū)ふ夷K 的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0066] 圖4為本發(fā)明一種基于四元數(shù)的彩色圖像SURF特征描述系統(tǒng)中特征向量尋找模 塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0067] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0068] 本發(fā)明中所有的特征點均指SURF特征點。
[0069] 如圖1所示，一種基于四元數(shù)的彩色圖像SURF特征描述方法，包括以下步驟：
[0070] 步驟1，輸入一幅彩色圖像；
[0071] 步驟2,將彩色圖像中每一個像素點的顏色信息用純四元數(shù)表示，得到一個純四元 數(shù)矩陣用于表示彩色圖像；具體為：
[0072]
[0073] 式中，I (X，y)表示原彩色圖像，（Xni，yn)為彩色圖像中像素點的坐標；R，G，B為所 述彩色圖像的三個顏色通道，分別代表紅、綠、藍通道；m為像素點的行寬；η為像素點的列 寬；
[0074] 步驟3,尋找每一個特征點的主方向；特征點為通過特征檢測方法在彩色圖像對 應的灰度圖像中檢測出，并對應至彩色圖像中的像素點；步驟3中尋找每一個特征點的主 方向，具體為：
[0075] 步驟3. 1，以特征點為圓心畫一個圓形區(qū)域，將圓形區(qū)域內(nèi)的所有像素點分別與 Haar小波算子進行卷積，得到圓形區(qū)域內(nèi)的所有像素點的Haar小波響應值，也是圓形區(qū)域 內(nèi)每一個像素點的梯度信息；
[0076] 步驟3. 2,對步驟3. 1中得到的圓形區(qū)域內(nèi)每一個像素點的Haar小波響應值進行 高斯加權(quán)，得到圓形區(qū)域內(nèi)每一個像素點的高斯加權(quán)值，記為dx，dy ;
[0077] 步驟3. 3,在圓形區(qū)域內(nèi)選擇一個以特征點為中心的扇形滑動窗口；
[0078] 步驟3. 4,旋轉(zhuǎn)扇形滑動窗口遍歷圓形區(qū)域，對扇形滑動窗口內(nèi)所有像素點的高斯 加權(quán)值進行累加，獲得一個針對當前滑動窗口的矢量（m w，Θ w)，當前滑動窗口的矢量表達式 為：
[0079]
[0080] 將高斯加權(quán)值累加的最大值對應的方向作為特征點的主方向；則特征點的主方向 表達式為：θ = Θ w I max {mj ;
[0081] 由于圖像中每一點處進行高斯加權(quán)后的Haar小波響應值反映的是該點在x，y方 向上的梯度信息，在一定區(qū)域內(nèi)的累加值能夠反映圖像在該區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)信息，因此，累加 值越大，圖像的結(jié)構(gòu)越強烈，因此，以圖像塊結(jié)構(gòu)最強烈的方向為主方向，能夠保證圖像的 旋轉(zhuǎn)不變性。
[0082] 步驟4,沿著每一個特征點的主方向，以特征點為中心形成一個矩形區(qū)域，計算每 一個特征點的特征向量；步驟4具體為：
[0083] 步驟4. 1，沿著主方向，建立一個以特征點為中心的矩形區(qū)域；
[0084] 步驟4. 2,將矩形區(qū)域劃分為多個相同的子區(qū)域；
[0085] 步驟4. 3,針對每一個子區(qū)域，利用Haar小波計算其對應的小波響應值；
[0086] 步驟4. 4,對步驟4. 3中得到的每一個子區(qū)域的小波響應值進行高斯加權(quán)；
[0087] 步驟4. 5,統(tǒng)計每一個子區(qū)域進行高斯加權(quán)后的Haar小波響應值，得到每一個子 區(qū)域的矢量：
[0088] V子區(qū)域=[Σ dx，Σ I dx I，Σ dy，Σ I dy I ]
[0089] 式中，dx為Haar小波X方向上的響應值；I dx I為dx的絕對值；Σ dx為對所有的 dx求和；dy為Haar小波Y方向上的響應值；I dy I為dy的絕對值；
[0090] 步驟5,將每一個特征點的特征向量轉(zhuǎn)換成純四元數(shù)范數(shù)的特征向量，從而實現(xiàn)基 于四元數(shù)的彩色圖像SURF特征描述，純四元數(shù)范數(shù)的特征向量為：
[0091] V = [V11V2, - ,V1,-]
[0092] 其中，V1= [| I Σ Dx1I |，I I Σ IDx1I I |，I I Σ Dy1I |，I I Σ IDy1I I |] ;| 卜 I I 為范 數(shù)算子，Vi表示第i個子區(qū)域的特征矢量，Σ Dx = [ ( Σ dx) R, ( Σ dx) (；，（ Σ dx) Β]，Σ I Dx I =[(Σ I dx I) R, ( Σ I dx I) G, ( Σ I dx I) B], Σ Dy = [ ( Σ dy) R, ( Σ dy) G, ( Σ dy) B], Σ | Dy = [(Σ |dy|)R，（Z |dy|)e，（E