不變量特征的構(gòu)造及在目標(biāo)識(shí)別中的應(yīng)用.pdf

1、圖像不變量特征的提取與構(gòu)造是模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一。有效地、并盡可能多地從復(fù)雜多變的模式表現(xiàn)形式中提取出目標(biāo)本原的重要特征，而且與目標(biāo)的各種空間變換(包括平移、尺度、旋轉(zhuǎn)等變換)和觀察角度、位置等因素?zé)o關(guān)，并不受目標(biāo)圖像獲取條件和環(huán)境的影響，這將會(huì)使后期識(shí)別工作變得比較容易。 圖像區(qū)域不變矩集合是反映形狀特征的一種重要的特征集，可根據(jù)需要構(gòu)造出各種復(fù)雜的變換不變量，這種技術(shù)正受到越來越多的關(guān)注。由于目前可利用的不

2、變矩特征十分有限，適用范圍也需要進(jìn)一步明確，應(yīng)用領(lǐng)域也需要進(jìn)一步推廣，有關(guān)這方面內(nèi)容還需要作更深入的理論分析和更細(xì)致的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。本文正是在這一背景下對(duì)不變量特征的構(gòu)造及在目標(biāo)識(shí)別中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。本文的創(chuàng)造性研究成果主要有： (1)總結(jié)了圖像旋轉(zhuǎn)不變矩構(gòu)造的一般規(guī)律,提出三角函數(shù)構(gòu)造旋轉(zhuǎn)不變矩的方法,得到了新的不變矩通式,并產(chǎn)生了一個(gè)較大的旋轉(zhuǎn)、比例平移不變矩集。在此基礎(chǔ)上,提出不變矩各階子式的概念，進(jìn)而設(shè)計(jì)了一種濾波器式

3、不變矩快速算法,能有效避免大量子多項(xiàng)式的重復(fù)計(jì)算從而提高不變矩的計(jì)算和生成效率。論文還得出輪廓鏈圍成區(qū)域的矩和不變矩計(jì)算式。 (2)介紹了仿射變換參數(shù)在3維空間內(nèi)的幾何意義以及仿射不變矩與旋轉(zhuǎn)不變矩的關(guān)系,分析了仿射不變矩的構(gòu)造方法，并作了一些補(bǔ)充性研究。提出了幾種新的仿射不變矩，當(dāng)視點(diǎn)距離觀測圖像較遠(yuǎn)時(shí)，這些不變矩能在深度信息未知的情況下識(shí)別三維空間中繞三個(gè)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的平面圖像。提出仿射變換圖像的矩矢量和跟隨矢量的概念，并有效地

4、應(yīng)用于仿射變換圖像的配準(zhǔn)和校正。這種方法具有快速、精度高而且簡單直接的特點(diǎn)。 (3)定義了n維平移比例變換不變量的一般形式,提出一種任意高維旋轉(zhuǎn)變換不變量---n維轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的通式,并得出兩個(gè)三維旋轉(zhuǎn)、比例平移不變矩:Crot3,1Crot3,2，可用于識(shí)別3維圖形。 (4)研究了圖像在被卷積模糊的情況下，各種矩、不變矩的變化規(guī)律，并首次從復(fù)數(shù)矩的角度進(jìn)行分析得出一類模糊不變矩子集。實(shí)驗(yàn)證明利用該不變矩子集能有效地識(shí)別經(jīng)過旋轉(zhuǎn)

5、、比例變換和高斯卷積模糊的物體。 (5)經(jīng)典的圖像輪廓跟蹤算法會(huì)提取出圖像中各個(gè)目標(biāo)的外輪廓和內(nèi)孔洞鏈的總集合，這兩種鏈集混合在一起，不易區(qū)分。針對(duì)這個(gè)情況本文提出了一種根據(jù)輪廓鏈點(diǎn)集判別外輪廓和內(nèi)孔洞的算法。 (6)提出一種將任意階、任意次不變矩值進(jìn)行數(shù)量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化處理的辦法，這將自動(dòng)平衡各個(gè)不變矩特征值對(duì)分類器的影響。采用了有關(guān)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像模式識(shí)別的若干關(guān)鍵技術(shù)，包括訓(xùn)練進(jìn)度估計(jì)，可信度估計(jì)，網(wǎng)絡(luò)輸入輸出設(shè)計(jì)，訓(xùn)練