對(duì)亮度變化魯棒的圖像局部特征描述子及其匹配算法.pdf

1、作為圖像匹配的一個(gè)重要步驟，局部特征描述被廣泛應(yīng)用于物體辨識(shí)、紋理識(shí)別、圖像檢索和分類、機(jī)器人定位以及視頻數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域。其基本思想是利用特征點(diǎn)的鄰域信息，為每個(gè)特征點(diǎn)計(jì)算各自的特征描述向量。一旦得到描述向量，可以在某種相似度準(zhǔn)則下（如歐氏距離），很方便地利用所得到的特征描述向量在不同圖像之間尋找相似點(diǎn)對(duì)。為了獲取良好的匹配效果，局部特征描述子應(yīng)該具備好的區(qū)別度和對(duì)圖像的旋轉(zhuǎn)、壓縮、運(yùn)動(dòng)模糊、亮度變化等的魯棒性。
　　 亮度變化

2、是影響圖像匹配效果的主要因素。待匹配的圖像可能獲取于不同的時(shí)間、地點(diǎn)，待匹配的物體還可能被陰影所遮擋，導(dǎo)致圖像整體或局部區(qū)域亮度的劇烈變化。此外，待匹配的圖像也可能是由不同的傳感器所獲得的，因而伴隨著不同的內(nèi)部和外部參數(shù)設(shè)定（如響應(yīng)增益、曝光時(shí)間、伽馬校正等），導(dǎo)致不同圖像在色調(diào)和亮度上具有較大的差異。例如，某些攝像機(jī)的自動(dòng)白平衡功能會(huì)造成圖像亮度的整體平移，而自動(dòng)曝光功能也會(huì)通過對(duì)曝光時(shí)間的控制，影響圖像的整體亮度?？偠灾?，各種因素

3、的共同作用會(huì)導(dǎo)致待匹配圖像對(duì)之間在色調(diào)和亮度上存在整體或局部的非線性變化。這種非線性變化會(huì)給特征點(diǎn)匹配的穩(wěn)定性帶來(lái)不利影響。因此，如何構(gòu)建對(duì)上述非線性變化不敏感的圖像特征描述子就成為擺在我們面前的一個(gè)充滿挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵問題。
　　 本文對(duì)各種局部描述子進(jìn)行了深入研究。針對(duì)已有的局部特征描述子對(duì)亮度的非線性變化不夠魯棒的問題，在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出了一種新的局部特征描述子：旋轉(zhuǎn)不變局部二值模式(RI-LBP)。這里，為了構(gòu)

4、建魯棒的局部特征描述子，采用了如下的方案：根據(jù)灰度相對(duì)次序，在得到特征點(diǎn)歸一化支撐區(qū)域以后，將區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)分割為多個(gè)組，并以區(qū)域中心和各點(diǎn)連線為Y軸，分別建立直角坐標(biāo)系，計(jì)算中心對(duì)稱局部二值模式，得到二維的統(tǒng)計(jì)直方圖。據(jù)此，經(jīng)歸一化處理后可形成所需的興趣點(diǎn)描述子。
　　 為了驗(yàn)證本文方法的有效性，進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的描述子特別適用于復(fù)雜亮度變化下多視角圖像間的不變描述，包括區(qū)分度在內(nèi)的各項(xiàng)測(cè)試性能均優(yōu)于已有的