一種新的紋理描述方法及其應(yīng)用——多尺度斑塊特征法.pdf

1、紋理是物體表面的一個(gè)重要視覺屬性,圖像紋理特征在基于內(nèi)容的圖像檢索、遙感圖像分析、醫(yī)學(xué)成像診斷、材料表面質(zhì)量檢測等領(lǐng)域中具有重要的作用。紋理特征提取是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中一個(gè)非常重要并且經(jīng)典的問題。
　　目前,紋理圖像研究面臨著幾大新的挑戰(zhàn):(1)紋理數(shù)據(jù)庫隨著成像硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)指數(shù)級的增長;(2)相同的物體表面在不同的光照條件和拍攝角度下,可能會呈現(xiàn)差異度很大的紋理圖像;(3)目前的相機(jī)絕大部分都是彩色相機(jī),

2、硬件設(shè)備的發(fā)展和計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高使得彩色紋理圖像的應(yīng)用問題越來越多;(4)紋理特征應(yīng)用于醫(yī)學(xué)超聲圖像的輔助診斷具有非常重大的意義,針對于骨骼肌損傷超聲圖像的紋理定量分析問題,目前國內(nèi)外都還未有有效的處理方法。
　　本文就針對上述幾大新挑戰(zhàn)進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)的研究分析,提出了一種新的紋理描述方法-多尺度斑塊特征(MultiscaleBlobFeatures,MBF)。MBF方法采用了多尺度分析的手段,對紋理圖像同時(shí)進(jìn)行空間尺度和灰度

3、級的分解,充分分析了圖像中所包含的復(fù)雜的紋理結(jié)構(gòu)。同時(shí),斑塊(blob)和四個(gè)統(tǒng)計(jì)算子(斑塊密集度,斑塊平均形狀不規(guī)則度,斑塊分布均勻性以及斑塊分布周期性)的提出應(yīng)用又有效的描述這些結(jié)構(gòu)的差異。針對彩色紋理圖像,將MBF方法進(jìn)行拓展,以色譜信息為第三維進(jìn)行多尺度分解提出彩色多尺度斑塊特征法(CMBF)。為了測試MBF、方法的性能,本文將MBF方法和目前公認(rèn)的幾種性能最好的方法在聯(lián)合大規(guī)模集(VisTex+Brodatz+CUReT+Ou

4、Tex)上進(jìn)行比較,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明MBF方法對大規(guī)模紋理的分類和檢索都具有卓越的性能。實(shí)驗(yàn)比較中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的幾個(gè)紋理標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集在進(jìn)行大規(guī)模紋理識別實(shí)驗(yàn)比較時(shí)都存在一些問題,因此本文還構(gòu)建了一個(gè)新的紋理數(shù)據(jù)集-FDTeX紋理測試集,該數(shù)據(jù)集具有紋理種類多,種類范圍覆蓋面廣,紋理圖像均勻同質(zhì)等一些優(yōu)點(diǎn),因此,該紋理集非常適合用于大規(guī)模紋理的分類和檢索的實(shí)驗(yàn)評估。此外,本文還討論了針對基于內(nèi)容的圖像檢索問題所提取的紋理特征應(yīng)具有的不變性性質(zhì),通過

5、理論和在整個(gè)Brodatz紋理集和UIUC紋理集上的實(shí)驗(yàn)證明了MBF方法在對大規(guī)模紋理的分類和檢索都具有良好的性能的同時(shí)還具有灰度尺度不變性,旋轉(zhuǎn)不變性和空間尺度等比例縮放不敏感性,是一種理想的紋理分類和檢索的方法。為了驗(yàn)證多尺度斑塊特征方法的合理性,本文還進(jìn)行了一些與紋理相關(guān)的視覺心理學(xué)問題研究,而實(shí)驗(yàn)也表明本文所提的方法與人眼視覺系統(tǒng)在不變性方面的性質(zhì)是一致的,且在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的條件下,多尺度斑塊特征方法已經(jīng)達(dá)到了人眼視覺系統(tǒng)的識別能力