基于熱源尺度空間理論的圖像特征檢測方法研究.pdf

1、尺度空間技術是一種性能突出的多尺度分析技術,特征提取算法是計算機視覺與圖形圖像領域具有基礎性的底層算法,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、多尺度分析技術的產生、發(fā)展和目前的現(xiàn)狀做了調查與總結;根據文獻、業(yè)內的共識、有關組織的調查報告指出尺度不變特征提取算法是當前綜合性能最優(yōu)秀的圖像特征提取算法的結論,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行了重點

2、分析與改進,給出了開放式熱源尺度空間的構造方法,提出一種基于有限熱源分布的新型線性尺度空間擴散方程和對應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建了底層的特征提取算法。
　　 文章根據有限熱源在物理空間介質中的熱傳導規(guī)律,提出了線性非齊次擴展型尺度空間擴散方程,針對該方程非齊次項高斯函數(shù)的尺度參數(shù)與熱擴散齊次方程空間演化的關系、頻域內非齊次項對

3、齊次擴散方程的信息補充原理,提出了對應線性非齊次擴展型尺度空間解結構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、特征搜索性質進行了分析和論證。根據無限同類熱源在物理空間介質中的熱傳導規(guī)律,提出了非線性嵌套一型尺度空間擴散方程,針對該方程的內部嵌套函數(shù)與外部線性高斯空間結構關系、無限熱源物理空間擴散過程與圖像特征提取過程的對應關

4、系、圖像大量穩(wěn)定特征提取的目標,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。根據無限異類熱源在物理空間中的熱傳導疊加原理,提出了非線性嵌套二型尺度空間擴散方程,針對該方程外部嵌套函數(shù)與內部線性高斯尺度空間結構和關系、無限異類熱源物理空間擴散過程和圖像特征提取過程中的對應關系、圖像大量穩(wěn)定特征提取的目標,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)據對熱源尺度空間擴散方程和對應算子所確定的熱源型空間演化方式進行實驗,結果驗證了對各尺度空間和算子性質的預測分析與判斷。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