基于熱源尺度空間理論的圖像特征檢測方法研究.pdf

1、尺度空間技術(shù)是一種性能突出的多尺度分析技術(shù),特征提取算法是計算機(jī)視覺與圖形圖像領(lǐng)域具有基礎(chǔ)性的底層算法,提取不變特征是特征提取算法的重點和難點。本文對圖像特征提取與匹配技術(shù)、多尺度分析技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展和目前的現(xiàn)狀做了調(diào)查與總結(jié);根據(jù)文獻(xiàn)、業(yè)內(nèi)的共識、有關(guān)組織的調(diào)查報告指出尺度不變特征提取算法是當(dāng)前綜合性能最優(yōu)秀的圖像特征提取算法的結(jié)論,本文以圖像特征為實驗平臺、針對圖像不變特征提取算法尤其是SIFT算法和其所依賴的尺度空間理論進(jìn)行了重點

2、分析與改進(jìn),給出了開放式熱源尺度空間的構(gòu)造方法,提出一種基于有限熱源分布的新型線性尺度空間擴(kuò)散方程和對應(yīng)的五個空間演化算子、基于無限熱源分布的兩種新型非線性尺度空間和對應(yīng)的七個空間演化算子,用這些空間演化算子所生成的熱源尺度空間構(gòu)建了底層的特征提取算法。
　　 文章根據(jù)有限熱源在物理空間介質(zhì)中的熱傳導(dǎo)規(guī)律,提出了線性非齊次擴(kuò)展型尺度空間擴(kuò)散方程,針對該方程非齊次項高斯函數(shù)的尺度參數(shù)與熱擴(kuò)散齊次方程空間演化的關(guān)系、頻域內(nèi)非齊次項對

3、齊次擴(kuò)散方程的信息補(bǔ)充原理,提出了對應(yīng)線性非齊次擴(kuò)展型尺度空間解結(jié)構(gòu)的同比例相鄰層級尺度差型空間演化算子、單倍左尺度值型空間演化算子、單倍右尺度值型空間演化算子、同比例相鄰層級尺度平方和型空間演化算子,對上述算子的時頻性質(zhì)、特征搜索性質(zhì)進(jìn)行了分析和論證。根據(jù)無限同類熱源在物理空間介質(zhì)中的熱傳導(dǎo)規(guī)律,提出了非線性嵌套一型尺度空間擴(kuò)散方程,針對該方程的內(nèi)部嵌套函數(shù)與外部線性高斯空間結(jié)構(gòu)關(guān)系、無限熱源物理空間擴(kuò)散過程與圖像特征提取過程的對應(yīng)關(guān)

4、系、圖像大量穩(wěn)定特征提取的目標(biāo),提出了雙參數(shù)非對稱演化算子、單參數(shù)局部對稱演化算子、單參數(shù)全局對稱演化算子。根據(jù)無限異類熱源在物理空間中的熱傳導(dǎo)疊加原理,提出了非線性嵌套二型尺度空間擴(kuò)散方程,針對該方程外部嵌套函數(shù)與內(nèi)部線性高斯尺度空間結(jié)構(gòu)和關(guān)系、無限異類熱源物理空間擴(kuò)散過程和圖像特征提取過程中的對應(yīng)關(guān)系、圖像大量穩(wěn)定特征提取的目標(biāo),提出了二階HARRIS空間演化算子、HARRIS-HESSIAN空間演化算子、單參數(shù)局部對稱比例空間演化

5、算子、單參數(shù)全局對稱比例空間演化算子。輸入不同類型的圖像數(shù)據(jù)對熱源尺度空間擴(kuò)散方程和對應(yīng)算子所確定的熱源型空間演化方式進(jìn)行實驗,結(jié)果驗證了對各尺度空間和算子性質(zhì)的預(yù)測分析與判斷。最后利用空間差分篩選方法提取了不同類型圖像的特征點,通過對最大特征檢測數(shù)量、穩(wěn)定特征數(shù)量、特征點檢測效率等指標(biāo)與SIFT算法、EBR算法、IBR算法、MSER算法、HARRIS系列算法、HESSIAN系列算法、SALIENT算法、拉普拉斯算法、梯度法等的對比分析