圖像特征尺度研究及其在景象匹配中的應(yīng)用.pdf

1、圖像尺度通常被認為是圖像的重要屬性之一，圖像尺度的檢測以及圖像的多尺度表達有助于圖像的分析和理解。對圖像尺度的研究產(chǎn)生了尺度空間理論和圖像多尺度分析方法。本文在尺度空間理論的基礎(chǔ)上，研究了圖像中的特征尺度問題，并且利用圖像特征尺度來解決景象匹配技術(shù)中所存在的問題。
　　本研究首先利用衛(wèi)星圖像的匹配實驗分析圖像尺度的特性，總結(jié)出可以反應(yīng)圖像特征尺度的圖像內(nèi)容，分析了定量計算圖像特征尺度的方式。圖像特征尺度是與圖像分辨率獨立的圖像屬性

2、，其與圖像的紋理結(jié)構(gòu)和幾何特征相關(guān)，反映了圖像的主要的幾何結(jié)構(gòu)和紋理尺度信息。
　　本文通過尺度空間理論和微分算子來定量求解圖像的特征尺度。首先對圖像建立尺度空間表達，利用微分函數(shù)作用于圖像中的像素點，獲得極大值響應(yīng)所在的尺度層級，將其定義為該像素點的特征尺度。
　　在獲取像素點特征尺度的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計圖像區(qū)域中各個特征尺度對應(yīng)像素點的數(shù)量，建立特征尺度直方圖，定義特征尺度直方圖極大值對應(yīng)的尺度層級為圖像區(qū)域的特征尺度，將圖像

3、的特征尺度從像素點及其鄰域推廣到圖像區(qū)域。
　　圖像特征尺度的應(yīng)用之一是為模板匹配中模板大小的選擇給出定量指標。本研究給出了圖像區(qū)域特征尺度與模板大小的定量關(guān)系式，據(jù)此關(guān)系式，可以在確保匹配性能的同時，減小圖像的模板尺寸，提高匹配算法的實時性能。
　　圖像區(qū)域特征尺度的另一個應(yīng)用是用于判斷不同圖像之間的相似性以及可匹配程度。我們認為特征尺度直方圖的形狀包含了圖像的結(jié)構(gòu)和紋理信息。通過對特征直方圖進行多項式擬合以及尺度方向歸一

4、化，可以得到歸一化的特征尺度曲線，用來描述特征直方圖的形狀特征。利用特征尺度曲線，可以較好的判斷不同圖像之間的相似性和匹配置信度。
　　景象匹配算法中實時圖與基準圖的空間分辨率選擇以及模板大小的選擇問題，是景象匹配技術(shù)中需要考慮的兩個重要問題，影響著景象匹配算法的實時性能和穩(wěn)定性。本研究利用圖像特征尺度對這兩個問題進行了分析，并給出了定量的選擇準則，在保證景象匹配算法穩(wěn)定性的同時，提高圖像景象匹配算法的實時性。
　　另外，本