圖像特征尺度研究及其在景象匹配中的應(yīng)用.pdf

1、圖像尺度通常被認(rèn)為是圖像的重要屬性之一，圖像尺度的檢測以及圖像的多尺度表達(dá)有助于圖像的分析和理解。對(duì)圖像尺度的研究產(chǎn)生了尺度空間理論和圖像多尺度分析方法。本文在尺度空間理論的基礎(chǔ)上，研究了圖像中的特征尺度問題，并且利用圖像特征尺度來解決景象匹配技術(shù)中所存在的問題。
　　本研究首先利用衛(wèi)星圖像的匹配實(shí)驗(yàn)分析圖像尺度的特性，總結(jié)出可以反應(yīng)圖像特征尺度的圖像內(nèi)容，分析了定量計(jì)算圖像特征尺度的方式。圖像特征尺度是與圖像分辨率獨(dú)立的圖像屬性

2、，其與圖像的紋理結(jié)構(gòu)和幾何特征相關(guān)，反映了圖像的主要的幾何結(jié)構(gòu)和紋理尺度信息。
　　本文通過尺度空間理論和微分算子來定量求解圖像的特征尺度。首先對(duì)圖像建立尺度空間表達(dá)，利用微分函數(shù)作用于圖像中的像素點(diǎn)，獲得極大值響應(yīng)所在的尺度層級(jí)，將其定義為該像素點(diǎn)的特征尺度。
　　在獲取像素點(diǎn)特征尺度的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)圖像區(qū)域中各個(gè)特征尺度對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的數(shù)量，建立特征尺度直方圖，定義特征尺度直方圖極大值對(duì)應(yīng)的尺度層級(jí)為圖像區(qū)域的特征尺度，將圖像

3、的特征尺度從像素點(diǎn)及其鄰域推廣到圖像區(qū)域。
　　圖像特征尺度的應(yīng)用之一是為模板匹配中模板大小的選擇給出定量指標(biāo)。本研究給出了圖像區(qū)域特征尺度與模板大小的定量關(guān)系式，據(jù)此關(guān)系式，可以在確保匹配性能的同時(shí)，減小圖像的模板尺寸，提高匹配算法的實(shí)時(shí)性能。
　　圖像區(qū)域特征尺度的另一個(gè)應(yīng)用是用于判斷不同圖像之間的相似性以及可匹配程度。我們認(rèn)為特征尺度直方圖的形狀包含了圖像的結(jié)構(gòu)和紋理信息。通過對(duì)特征直方圖進(jìn)行多項(xiàng)式擬合以及尺度方向歸一

4、化，可以得到歸一化的特征尺度曲線，用來描述特征直方圖的形狀特征。利用特征尺度曲線，可以較好的判斷不同圖像之間的相似性和匹配置信度。
　　景象匹配算法中實(shí)時(shí)圖與基準(zhǔn)圖的空間分辨率選擇以及模板大小的選擇問題，是景象匹配技術(shù)中需要考慮的兩個(gè)重要問題，影響著景象匹配算法的實(shí)時(shí)性能和穩(wěn)定性。本研究利用圖像特征尺度對(duì)這兩個(gè)問題進(jìn)行了分析，并給出了定量的選擇準(zhǔn)則，在保證景象匹配算法穩(wěn)定性的同時(shí)，提高圖像景象匹配算法的實(shí)時(shí)性。
　　另外，本