一种图像仿射局部不变特征的获取方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种图像仿射局部不变特征的获取方法及装置，在解决机器视觉局部不变特征提取问题时，该方法获取包含有多个像素点的目标图像，并建立所述各个像素点对应的局部特征变换模型，进而依据所述各个局部特征变换模型，获取所述各个像素点对应的局部方向张量，并依据所述各个局部方向张量，在与所述每个像素点对应的预设区域内，确定该预设区域内的各个像素点的较小特征值中的最大值，进而将所述最大值对应的像素点确定为初始兴趣点，利用仿射递归算法，将所述各个初始兴趣点收敛于仿射兴趣点及仿射特征区域，进而获取所述仿射兴趣点的图像坐标、特征尺度及所述仿射兴趣点对应的所述仿射特征区域，从而实现了获取图像的仿射局部不变特征。
【专利说明】一种图像仿射局部不变特征的获取方法及装置
【技术领域】
[0001]本申请涉及图像处理【技术领域】，尤其是一种图像仿射局部不变特征的获取方法及
装直。
【背景技术】
[0002]图像局部特征就是着重体现图像中某个局部的特征，例如，图像的边缘、点、线、面等低层特征信息。图像的仿射变换是由图像的平移、旋转、缩放等基本变换获得的复合变换。例如，移动机器人在工作场景中运动，其利用双目摄像机可获取该场景的图像。由于机器人的运动，使摄像机的视角发生变化，从而造成同一场景在获得的各个图像中也发生一定的变换，例如，位置、尺度、视点等发生变换，所述变换可综合的被认为是一种仿射变换。
[0003]图像仿射局部不变特征是指，图像在仿射变换下保持不变的局部特征，即图像虽进行了仿射变换，而该图像中的某些局部特征并不随之产生变化。由于局部特征具有较少的信息数据量，冗余性低，可作为图像仿射不变特征。在图像的物体识别、全景图的拼接等问题求解中，需要利用图像的仿射局部不变特征。
[0004]然而，发明人通过研究发现，目前尚无一种对图像仿射局部不变特征的获取方法。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本申请提供了一种图像仿射局部不变特征的获取方法，以解决现有技术中目前尚无一种对图像仿射局部不变特征的获取方法的技术问题。本申请提供的技术方案如下:
[0006]一种图像仿射局部不变特征的获取方法，包括:
[0007]获取包含有多个像素点的目标图像；
[0008]建立所述各个像素点对应的局部特征变换模型；
[0009]依据所述各个局部特征变换模型，获取所述各个像素点对应的局部方向张量；
[0010]依据所述各个局部方向张量，在与所述每个像素点对应的预设区域内，确定该预设区域内的各个像素点的较小特征值中的最大值；
[0011]将所述最大值对应的像素点确定为初始兴趣点；
[0012]利用仿射递归算法，将所述各个初始兴趣点收敛于仿射兴趣点及仿射特征区域；
[0013]获取所述仿射兴趣点的图像坐标、特征尺度及所述仿射兴趣点对应的所述仿射特征区域。
[0014]上述方法，优选的，所述目标图像为二维离散图像。
[0015]上述方法，优选的，所述各个像素点对应的局部特征变换模型为二阶多项扩展式，即:
[0016]f (X)~;Ti+i^x+i^y+i^+ry+reXysxTAx+bTx+c ;
[0017]其中，所述f(x)为所述各个像素点X的灰度值；所述(X，y)T为所述各个像素点X的图像坐标；所述A为2阶对称矩阵，用以表征除常数外的偶次项局部特征；所述b为2维列向量，用以表征奇次项局部特征；所述C为常数分量，且所述C与所述ri相等；基函数为{I, X, y, X2,12, xyl。
[0018]上述方法，优选的，所述局部方向张量为
【权利要求】
1.一种图像仿射局部不变特征的获取方法，其特征在于，包括: 获取包含有多个像素点的目标图像； 建立所述各个像素点对应的局部特征变换模型； 依据所述各个局部特征变换模型，获取所述各个像素点对应的局部方向张量； 依据所述各个局部方向张量，在与所述每个像素点对应的预设区域内，确定该预设区域内的各个像素点的较小特征值中的最大值； 将所述最大值对应的像素点确定为初始兴趣点； 利用仿射递归算法，将所述各个初始兴趣点收敛于仿射兴趣点及仿射特征区域； 获取所述仿射兴趣点的图像坐标、特征尺度及所述仿射兴趣点对应的所述仿射特征区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标图像为二维离散图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述各个像素点对应的局部特征变换模型为二阶多项扩展式，即:
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述局部方向张量为T = <(AAT +J~^bb');所述预设区域为所述各个像素点的8邻域区域； 其中，所述依据所述各个局部方向张量，在与所述每个像素点对应的预设区域内，确定该预设区域内的各个像素点的较小特征值中的最大值，包括: 确定所述每个像素点各自对应的8邻域区域； 依据所述各个像素点对应的局部方向张量T，在所述各个8邻域区域内，获取该8邻域区域内各个像素点的两个非负特征值λ P λ2中的较小特征值；其中，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用仿射递归算法，将所述各个初始兴趣点收敛于仿射兴趣点及仿射特征区域，包括: 初始化单位矩阵Ua);其中，所述单位矩阵υω对应的特征区域为以所述初始兴趣点的坐标为中心的单位圆区域； 将矩阵Ui确定为当前矩阵，将所述初始兴趣点确定为当前兴趣点，并利用所述当前矩阵，确定图像局部变换区域；其中，所述i为仿射递归算法的当前递归次数，当所述当前递归次数为I时，所述Ui为所述u(1)；确定所述图像局部变换区域对应的特征尺度％依据所述特征尺度σ,在所述图像局部变换区域内，查找与所述当前兴趣点距离最近的备选兴趣点； 获取所述备选兴趣点对应的方向张量!^ ;对所述方向张量!^进行U变换获得矩阵Ui+1 ;对所述矩阵Ui+1进行U(i+1)=U(i+1)/ λ i (U(i+1))的标准化变换，以使所述λ i的值为I ; 判断是否λ 2(T⑴VX1(Tii))的值小于预设收敛阈值且所述当前递归次数未达到预设递归次数阈值； 若是，将所述当前递归次数i的值加1，将所述矩阵Ui+Ι确定为当前矩阵，将所述备选兴趣点确定为当前兴趣点，返回执行利用所述当前矩阵，确定图像局部变换区域； 若否，判断所述λ 2 (Ta))/λ JTii))的值是否大于等于所述预设收敛阈值；若是，将所述备选兴趣点确定为仿射兴趣点，并确定所述仿射兴趣点对应的仿射特征区域为xTU(1 1}χ=1 ；其中，所述u(i+1)为半正定对称矩阵。
6.一种图像仿射局部不变特征的获取装置，其特征在于，包括: 目标图像获取单元，用于获取包含有多个像素点的目标图像； 变换模型建立单元，用于建立所述各个像素点对应的局部特征变换模 方向张量获取单元，用于依据所述各个局部特征变换模型，获取所述各个像素点对应的局部方向张量； 特征值确定单元，用于依据所述各个局部方向张量，在与所述每个像素点对应的预设区域内，确定该预设区域内的各个像素点的较小特征值中的最大值； 初始兴趣点确定单元，用于将所述最大值对应的像素点确定为初始兴趣点； 兴趣点收敛单元，用于利用仿射递归算法，将所述各个初始兴趣点收敛于仿射兴趣点及仿射特征区域； 不变特征获取单元，用于获取所述仿射兴趣点的图像坐标、特征尺度及所述仿射兴趣点对应的所述仿射特征区域。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述目标图像获取单元获取的所述目标图像为二维离散图像。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述变换模型建立单元建立的局部特征变换模型为二阶多项扩展式，即:..22TiT
f (X)~r1+r2x+r3y+r4x +r5y +r6xy=x Ax+b x+c ； 其中，所述f(x)为所述各个像素点X的灰度值；所述(X，y)T为所述各个像素点X的图像坐标；所述A为2阶对称矩阵，用以表征除常数外的偶次项局部特征；所述b为2维列向量，用以表征奇次项局部特征；所述c为常数分量，且所述C与所述相等；基函数为{I, X, y, X2,12, xyl。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述方向张量获取单元获取的局部方向张量为
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述兴趣点收敛单元，包括: 单位矩阵初始化子单元，用于初始化单位矩阵Ua);其中，所述单位矩阵Ua)对应的特征区域为以所述初始兴趣点的坐标为中心的单位圆区域； 变换区域确定子单元，用于将矩阵Ui确定为当前矩阵，将所述初始兴趣点确定为当前兴趣点，并利用所述当前矩阵，确定图像局部变换区域；其中，所述i为仿射递归算法的当前递归次数，当所述当前递归次数为I时，所述Ui为所述u(1)； 备选兴趣点确定子单元，用于确定所述图像局部变换区域对应的特征尺度4，依据所述特征尺度 <，在所述图像局部变换区域内，查找与所述当前兴趣点距离最近的备选兴趣占.仿射矩阵获取子单元，用于获取所述备选兴趣点对应的方向张量!^ ;依据所述方向张量T(k)获得矩阵Ui+1 ;对所述矩阵Ui+1进行υα+1)=υα+1)/λ i (Ua+1))的标准化变换，以使所述λ i的值为I ; 判断子单元，用于判断是否λ^?^νλΑ?^))的值小于预设收敛阈值且所述当前递归次数未达到预设递归次数阈值；若是，触发第一结果子单元；若否，触发所述第二结果子单元; 所述第一结果子单元，用于将所述当前递归次数i的值加1，将所述矩阵Ui+1确定为当前矩阵，将所述初始兴趣点确定为当前兴趣点，并触发所述变换区域确定子单元利用所述当前矩阵，确定图像局部变换区域； 第二结果子单元，用于判断所述λΖ?^νλΑτα))的值是否大于等于所述预设收敛阈值；若是，将所述备选兴趣点确定为仿射兴趣点，并确定所述仿射兴趣点对应的仿射特征区域为xTU(i+1)X=l ;其中，所述U(i+1)为半正定对称矩阵。
【文档编号】G06K9/46GK103745220SQ201410043639
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月29日
【发明者】林睿, 孙荣川, 任子武, 厉茂海, 孙立宁 申请人:苏州大学