[发明专利]一种基于阶阵列的BRIEF特征描述子有效

专利信息
申请号: 201711260701.9 申请日: 2017-12-04
公开(公告)号: CN107886100B 公开(公告)日: 2020-10-30
发明(设计)人: 张娓娓;薛淞文;田新志;申海杰;陈绥阳 申请(专利权)人: 西安思源学院
主分类号: G06K9/46 分类号: G06K9/46
代理公司: 北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11465 代理人: 李冉
地址: 710038 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 阵列 brief 特征 描述
【说明书】:

发明在BRIEF特征描述子的基础上,选择多个特征点,并引入阶排列方法,提出一种改进的特征描述子OPoBRIEF。相对于传统的特征描述子,OPoBRIEF能够包含更多的局部特征信息,并且计算复杂性较低。通过特征描述子稳定性实验,表明OPoBRIEF比BRRIEF特征描述子具有更高的匹配正确率和更好的稳定性。而特征描述子旋转不变性的实验则表明,在旋转角度为10‑12°区间中,OPoBRIEF与SIFT效果相当,但明显优于ORB算法。

技术领域

本发明涉及机器视觉研究领域,具体涉及一种基于阶阵列的BRIEF特征描述子。

背景技术

在图像处理领域,特征描述子对目标物的不变性研究具有重要意义。一个好的描述子应该能够抵抗目标物的尺度变化、光线变化、旋转变化、仿射变化和噪声干扰。一般而言,一个描述子的构成首先是从图像中提取一些特征点,然后根据特征点周围的区域形成描述子,最后,采用适当的距离度量方法来比对描述子的相似程度,判定描述子与目标物之间是否同一。对于视觉分类问题而言,常用的方法是通过特征向量来描述一类具有共同点的物体,然后形成可查找的视觉关键字。假定关键点是已知的,理想的描述子应该是能够包含关键点周围区域的绝大多数重要且惟一的信息内容。

在实时性和稳定性要求严格的应用领域,描述子必须能够提供快速的计算和比对结果,这就需要设计一个稳定而高效的描述子,人们为此开展了大量的实验和研究。其中,为了满足描述子的抗尺度不变性,Lowe提出了基于直方图计算梯度主方向的方,这一方法是在一系列尺度下,对经过高斯滤波的特征点周围区域的灰度值进行采样,计算出图像主方向。该方法被广泛用于描述关键点的方向性。类似的计算主方向的方法还有GLOH[3]和HOG。虽然这些方法并不能很直观的反映图像空间频率关系,但他们拥有很准确的方向判断性。此外,SURF描述子主要利用特征点周围像素点对HAAR滤波的响应来提高运算速度,其性能不亚于SIFT描述子。即使如此,SIFT和SURF描述子的计算代价依然很高,不能很好的应用于实时图像处理。为此,KE和Skthankar提出在计算SIFT描述子主元时,采用PCA方法对特征点周围41×41的像斑区域进行计算,从而将原有的2×39×39维的向量降低成20维向量,形成更为精准的PCA-SIFT描述子。PCA-SIFT描述子保留了SIFT描述子的尺度不变性,同时降低了特征向量维数,但在计算描述子过程中会增加一定的计算量和损失少量的差异性。Bin基于阶序组合池提出了两种抗旋转不变的描述子[8]:一种是MROGH(Multi-supportRegion Order-based Gradient Histogram),主要是对特征汇聚策略进行了改进;另一种是MRRID(Multi-support Region Rotation and Intensity Monotonic InvariantDescriptor)。Miksik和Mikolajczyk通过实验验证了基于阶排列的描述子的计算复杂度要低于SIFT和SURF。LIOP(Local Intensity Order Pattern)方法进一步证实这一观点,LIOP是一种用来刻画图像局部亮度顺序信息的特征描述方法。该特征描述方法利用图像(块)整体的亮度顺序信息将图像块分割为若干个局部子区域,以此来加快LIOP的计算速度。整个图像块的整体和局部亮度顺序信息被提取出来,构成LIOP特征。这种特征不仅对光照变换不敏感,对视角变化,图像模糊,图像有损压缩等也同样不敏感。

除了实时应用需求,在大规模数据运算和移动设备上,计算量也是一个至关重要的约束条件。计算量小的描述子主要有Calonder提出的二值特征描述子BRIEF,以及基于BRIEF的抗尺度变化和旋转变化的改进特征描述子BRISK。此外,ORB也是一种具有抗旋转不变性、计算高效的描述,它采用了基于FAST算子的特征点检测方法。Ziegler也提出了一种线性时间复杂度的描述子,该描述子通过对两张图片的RGB分块值进行排序,结合排序后序列的距离,实现对图片的特征描述。

发明内容

为解决上述问题,本发明提供了一种基于阶阵列的BRIEF特征描述子。

为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:

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