基于改進(jìn)的弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)形狀特征提取算法研究.pdf

1、近年來(lái)，目標(biāo)特征提取以及相應(yīng)的具有不變性的相似度測(cè)量算法已經(jīng)成為機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。對(duì)于目標(biāo)識(shí)別和相似性檢索，目標(biāo)物體的形狀特征是非常重要的信息，因?yàn)樾螤钐卣魍ǔＥc目標(biāo)對(duì)象的內(nèi)在功能和特性信息密切相關(guān)。目前，在許多的文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了各種目標(biāo)形狀特征的提取方法以及相似性度量的理論和方法，而且在實(shí)際中的各種應(yīng)用也可能使用形狀特征。對(duì)于基于目標(biāo)形狀的特征提取和相似性度量，幾何不變性和抵抗形變的能力是研究中非常重要的問(wèn)題，同時(shí)也具有深遠(yuǎn)的理

2、論意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。產(chǎn)品外觀檢測(cè)系統(tǒng)是機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。如何在復(fù)雜的背景環(huán)境中，迅速、準(zhǔn)確地判斷待檢測(cè)目標(biāo)是否達(dá)到了預(yù)期的產(chǎn)品外觀標(biāo)準(zhǔn)，是目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)工程領(lǐng)域內(nèi)具有挑戰(zhàn)性的課題。采用本文提出的仿射不變性特征提取算法的產(chǎn)品外觀檢測(cè)系統(tǒng)可以大大擴(kuò)展該系統(tǒng)的使用范圍，使得該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于軍事、航天、環(huán)境、醫(yī)療、生物、材料、金融、交通甚至家庭等領(lǐng)域。對(duì)于給定的目標(biāo)形狀，弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)算法提出的弦長(zhǎng)上下文描述符描述了各個(gè)

3、方向上不同長(zhǎng)度的弦的分布頻率。弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)算法在圖像檢索方面的優(yōu)勢(shì)主要可以歸納為以下兩點(diǎn)：靈活性和準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法對(duì)常見(jiàn)的圖像變換具有不變性，例如，縮放、旋轉(zhuǎn)、邊界擾動(dòng)、輕微的遮擋以及非剛性形變等。但是該算法對(duì)于仿射變換沒(méi)有抵抗能力。
　　 本文提出了兩種改進(jìn)的弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)算法：⑴提出了一種相對(duì)弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)算法，改進(jìn)了弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)算法中弦長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)方法，同時(shí)對(duì)各個(gè)方向的平行弦間距進(jìn)行處理。本文在理論上證明了相對(duì)弦長(zhǎng)的仿射不變

4、性，在應(yīng)用中采用具有仿射不變性的相對(duì)弦長(zhǎng)來(lái)代替絕對(duì)弦長(zhǎng)；同時(shí)考慮到仿射變換對(duì)于平行弦間距的影響，并對(duì)各個(gè)方向上的平行弦間距用垂直方向的方向主弦的弦長(zhǎng)進(jìn)行歸一化處理，用垂直主弦間距來(lái)代替弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)算法中的固定間距，進(jìn)一步提高算法的性能。⑵提出了一種弦長(zhǎng)位置矩陣算法，將不同方向的弦長(zhǎng)分布的位置信息和相同位置不同弦長(zhǎng)的排序信息作為特征量進(jìn)行考慮，用弦長(zhǎng)位置信息表示目標(biāo)形狀的特征。使用改進(jìn)的弦長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)算法提取的形狀特征對(duì)于仿射變換具有良好的魯棒

5、性。首先分析了弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)算法的特點(diǎn)，并針對(duì)該算法對(duì)于仿射變換不具有魯棒性提出了改進(jìn)思路。該算法在進(jìn)行弦長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)時(shí)僅對(duì)弦長(zhǎng)進(jìn)行歸一化處理，同時(shí)各個(gè)方向的平行弦間距為固定值，沒(méi)有考慮到仿射變換對(duì)于各個(gè)方向平行弦間距的影響。針對(duì)上述問(wèn)題和產(chǎn)品外觀檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際需要，本文首先完善了弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)算法的理論結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步挖掘圖像的固有信息，然后提出了改進(jìn)的弦長(zhǎng)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)算法和弦長(zhǎng)位置矩陣算法，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的算法可以有效地提取目