[发明专利]使用M进小波提取图像仿射不变特征的方法

摘要

本发明提出了一种使用M进小波提取图像仿射不变特征的方法，首先通过M进小波变换建立图像的多尺度空间，从而确定候选特征点即局部极值点的位置及其所在尺度，然后去除不稳定的低对比度的候选特征点，以剩下的稳定特征点作为特征区域的中心，完成特征区域的定位；再通过特征点周围像素的梯度方向分布情况确定特征描述子的主方向，并将特征点周围的区域旋转到这个方向；最后根据特征点周围区域的梯度信息，构造出仿射不变的特征描述子。通过本发明提取的数字图像特征，具有完全的仿射不变性。

主权项

1.使用M进小波提取图像仿射不变特征的方法，其特征是，包括如下步骤：1)首先通过M进小波变换建立图像的多尺度空间，在多尺度空间中通过检测小波系数的局部模最大值，确定候选特征点即局部极值点的位置及其所在尺度：将图像f(x，y)在递增尺度M^j下沿x和y方向，做M进小波变换，其中M为大于1小于2的实数，j为递增的正整数，其中的小波函数ψ(x，y)定义为光滑函数沿x和y方向的导数，从而得到由递增尺度M^j下的平滑图像及小波系数组成的图像多尺度空间；将多尺度空间下每个像素点处的小波系数与同尺度的相邻8个小波系数以及上一尺度和下一尺度的18个小波系数进行比较，该小波系数的模是最大值的点为局部极值点，作为一个候选特征点，记为X＝(x，y，M^j)，其中(x，y)表示候选特征点的位置，M^j表示候选特征点所在尺度；2)去除不稳定的低对比度的候选特征点，以剩下的稳定特征点作为特征区域的中心，完成特征区域的定位：将不同尺度空间下的平滑图像在局部极值点X处用泰勒公式展开，通过对泰勒展开式求导，并令其为零，得到一个偏移量将偏移量与X相加，求出局部极值点位置；再将偏移量带入泰勒展开式，如果算出来的绝对值小于绝对值阀值，则认为该局部极值点不稳定，予以剔除，剩下的所有局部极值点即为特征点；3)确定特征描述子的主方向，并将特征点周围的区域旋转到主方向：以特征点为中心，选取半径与特征点所在尺度成正比的圆形区域，在此区域内计算哈尔小波在水平和垂直方向上的响应值，记为h_x、h_y，并对两个值进行高斯加权，加权后的值分别表示在水平和垂直方向上的方向分量，记为W_hx、W_hy；将圆形区域内分割成多个大小相等的扇形区域，并分别统计扇形区域内的W_hx与W_hy，记为∑W_hx，∑W_hy；其中∑W_hx，∑W_hy取最大的区域所在的方向作为该特征点的主方向，且该主方向的度数可根据∑W_hx，∑W_hy的反正切值求出；最后将圆形区域的方向旋转到上述得到的特征点的主方向；4)最后根据特征点周围区域的梯度信息，构造出多维特征描述子：基于上一步确定的特征点主方向将特征点所在的圆形区域等分为上下左右4个扇形，同时将该圆形区域用多个同心圆进行划分，得到特征点邻域的多个子区域；根据其中每个子区域的梯度相对于其相邻子区域梯度均值的变化规律以及相邻子区域之间梯度分布的相关性，为每个特征点构造出具有仿射不变的多维特征描述算子，即为该特征点对应的仿射不变特征。