基于信息幾何的圖像目標(biāo)識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、圖像目標(biāo)識(shí)別是計(jì)算機(jī)視覺和圖像分析領(lǐng)域中的一個(gè)重要研究課題。本文主要研究目標(biāo)識(shí)別中的三個(gè)重要工作：圖像去噪、剛體點(diǎn)集配準(zhǔn)以及基于形狀特征的目標(biāo)聚類。本文主要工作及研究成果如下：
　　1、目前高斯去噪算法和泊松去噪算法中僅用像素灰度值來確定像素間的相似性權(quán)值不夠準(zhǔn)確。將信息幾何原理應(yīng)用到圖像去噪中，利用像素鄰域內(nèi)統(tǒng)計(jì)信息的差異確定相似性權(quán)值，提出了一種基于測(cè)地線距離的高斯去噪算法和基于測(cè)地線距離的泊松去噪算法。針對(duì)高斯噪聲，通過高斯

2、統(tǒng)計(jì)建模，利用流形上兩點(diǎn)之間的測(cè)地線距離表示兩像素點(diǎn)之間的相似性，測(cè)地線距離大小表示像素鄰域間平均灰度強(qiáng)度和細(xì)節(jié)豐富程度的差異。針對(duì)泊松噪聲，利用非局部極大似然估計(jì)出泊松分布模型的參數(shù)，從而將像素點(diǎn)轉(zhuǎn)化到統(tǒng)計(jì)流形上，利用兩點(diǎn)之間的測(cè)地線距離計(jì)算像素間的相似性權(quán)值，根據(jù)非局部均值算法進(jìn)行泊松去噪。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得，基于測(cè)地線距離的高斯去噪算法在平坦的區(qū)域能取得較好的去噪效果，同時(shí)能很好的保留邊緣細(xì)節(jié)信息；基于測(cè)地線距離的泊松去噪算法在去除

3、泊松噪聲方面，其性能相對(duì)于非局部均值算法有了較大的提升。
　　2、在基于混合模型的魯棒點(diǎn)集配準(zhǔn)算法中，對(duì)點(diǎn)集構(gòu)建高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)，利用兩模型間的相似性大小來確定配準(zhǔn)參數(shù)。根據(jù)信息幾何的基本思想，利用模型間 KL(Kullback–Leibler)散度距離表示其相似性，由此可將點(diǎn)集配準(zhǔn)問題看作是流形上一點(diǎn)到其子流形的信息投影問題，提出了一種基于KL散度的剛體點(diǎn)集配準(zhǔn)算法，在信息幾何

4、中具有明確的幾何解釋，通過尋找使得兩GMM間的KL散度的最小值來確定最終的配準(zhǔn)參數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析可得，基于KL散度的剛體點(diǎn)集配準(zhǔn)算法對(duì)噪聲和出格點(diǎn)具有較強(qiáng)的魯棒性。
　　3、在目標(biāo)聚類方面，基于Peter研究工作的基礎(chǔ)上，初步研究了基于統(tǒng)計(jì)流形的目標(biāo)形狀聚類算法。首先，運(yùn)用模型學(xué)習(xí)的方法，根據(jù)最小信息長(zhǎng)度(Minimum Message Length,MML)準(zhǔn)則自動(dòng)選取等量的關(guān)鍵點(diǎn)。然后，通過GMM建模，將目標(biāo)形狀的關(guān)鍵點(diǎn)集轉(zhuǎn)化到