图像特征提取综述

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特征检测和特征描述符综述_概述及解释说明

特征检测和特征描述符综述_概述及解释说明

特征检测和特征描述符综述概述及解释说明1. 引言1.1 概述特征检测和特征描述符是计算机视觉领域中非常重要的技术。

它们在图像识别、物体跟踪、三维重建等应用中起着关键性的作用。

特征检测是指从图像或视频中找到显著的局部结构,如角点、边缘等。

而特征描述符则是将这些特征点转化为数值描述,以便于后续的匹配和识别。

1.2 文章结构本文将对特征检测和特征描述符进行全面综述,主要包括以下几个方面内容:引言、特征检测、特征描述符以及它们之间的关系。

具体来说,我们将首先介绍引言部分,然后详细讨论特征检测和特征描述符的定义、作用以及常见方法。

接着,我们会探讨它们在计算机视觉领域中的应用,并深入研究它们之间的相互依赖关系。

最后,我们将总结文章内容,并展望未来发展趋势。

1.3 目的本文旨在全面了解和掌握特征检测和特征描述符这两个重要技术的概念、原理和应用。

通过对现有算法和方法的综述,我们希望读者能够深入理解特征检测和特征描述符之间的关系,并能够根据具体应用选择合适的方法。

同时,我们也希望通过分析现有技术问题和未来发展方向,为进一步研究提供参考和启示。

2. 特征检测:特征检测是计算机视觉领域的一个重要研究方向,它主要通过分析图像或视频中的局部区域来找到具有显著性或独特性的图像特征。

这些特征通常是物体边缘、角点、斑点等在不同图像之间有稳定性和可区分性的区域。

2.1 特征检测的定义与作用:特征检测旨在识别出具有唯一性和可描述性的局部结构,并对其进行定量描述。

其定义包括两个关键概念:唯一性和可描述性。

唯一性是指每个特征点都应该具有其他任何点所没有的某种属性,使其能够在各个图像帧或场景中被准确地匹配。

可描述性则要求我们能对每个特征进行准确而有效地量化描述,以便于后续的处理和识别任务。

特征检测在计算机视觉中起着至关重要的作用。

首先,它可以用于实现目标识别、跟踪和姿态估计等高级视觉任务。

其次,对于基于内容的图像搜索、相册管理和三维重建等应用,特征检测也是不可或缺的。

医学图像处理中的特征提取方法综述

医学图像处理中的特征提取方法综述

医学图像处理中的特征提取方法综述医学图像处理是指利用计算机技术对医学图像进行数字化处理,以提取有用的信息。

在医学图像处理中,特征提取是一个非常重要的环节,它负责将原始图像转化为具有可计算特性的数据,以便于后续步骤的分析和处理。

本文将对当前常用的医学图像处理中的特征提取方法进行综述,并对其优缺点进行简单的评述。

1. 矩阵特征矩阵特征是一种有效的特征提取方法,该方法将多维的医学图像转换为一个矩阵形式,然后利用矩阵的特征值和特征向量进行特征提取。

该方法的优点在于可以提取医学图像中的全局和局部信息,但是在处理高维矩阵时会遇到计算复杂度较高的问题。

2. 灰度共生矩阵特征灰度共生矩阵特征是一种常用的局部特征提取方法,该方法可以提取医学图像中灰度值相邻的像素之间的空间关系。

它的优点在于可以提取到医学图像中的纹理和形状信息,但是在处理过程中会受到噪声的影响,对图像质量的要求较高。

3. 小波变换特征小波变换是一种频率域分解方法,能够将图像转换为频域表示,提取医学图像中的局部特征。

该方法能够更好地处理噪声干扰,具有局部性和多分辨率的优点。

但是,该方法只能提取医学图像中的纹理信息,不能提取其他形状等特征。

4. 傅里叶变换特征傅里叶变换是一种基于频率的分析方法,可以将医学图像转换为频域表示,提取图像中的全局特征。

该方法具有精度高、计算速度快等优点,但是在处理局部特征时表现不佳,很难提取医学图像中的纹理信息。

5. 边缘检测特征边缘检测是一种将医学图像中图像边缘提取出来的方法,该方法可以提取医学图像中的轮廓和形状信息。

边缘检测方法包括Sobel算子、Canny算子、Laplacian算子等,但是在实际应用中会受到噪声干扰的影响。

综上所述,不同的特征提取方法在医学图像处理中具有不同的优缺点。

对于不同的医学图像,需要选择不同的特征提取方法以获取更为准确的特征信息。

同时,多种特征提取方法的综合应用也会提高医学图像处理的效果。

自然图像质量评价方法综述

自然图像质量评价方法综述

自然图像质量评价方法综述【摘要】自然图像质量评价方法是图像处理领域的重要研究课题。

本文将对自然图像质量评价方法进行综述,主要包括客观评价指标、人类主观评价、无参考图像质量评价方法、基于参考图像的图像质量评价方法以及深度学习在图像质量评价中的应用。

通过对这些方法的综合评估与比较,可以有效地提高图像处理的效率和质量。

在探讨了自然图像质量评价方法综述的重要性,提出了未来研究的方向,并对整个内容进行了总结。

本文旨在为图像处理领域的研究者提供一份全面的参考,促进该领域的发展与进步。

【关键词】自然图像,质量评价,客观评价指标,人类主观评价,无参考图像质量评价,基于参考图像的评价,深度学习,应用,重要性,未来研究方向,总结。

1. 引言1.1 自然图像质量评价方法综述自然图像质量评价方法综述是图像处理领域的一个重要研究方向,它旨在通过一系列客观指标和主观评价方法,对自然图像的质量进行准确评估。

在数字图像处理和计算机视觉领域,图像质量评价是一个关键问题,因为图像质量的好坏直接影响着后续的图像处理和分析结果。

随着科技的进步和应用领域的不断扩大,对图像质量的要求也越来越高。

研究人员提出了各种不同的评价方法,以满足不同场景下的需求。

客观评价指标是一种常用的评价方法,它通过计算图像的各种特征参数来评估图像的质量。

人类主观评价则是一种更贴近人类感知的评价方式,通过人类参与实验来主观评价图像的质量。

无参考图像质量评价方法和基于参考图像的图像质量评价方法也是当前研究的热点。

前者通过分析图像自身的特征来评价质量,而后者则是通过与参考图像进行比较来评估图像的质量。

近年来,深度学习技术的发展也为图像质量评价带来了新的机遇与挑战,许多研究将深度学习应用于图像质量评价中,取得了显著的进展。

自然图像质量评价方法综述对于提高图像处理技术的准确性和实用性具有重要意义。

未来的研究方向包括进一步完善客观评价指标、提高深度学习方法在图像质量评价中的应用效果,以及探索更多针对不同场景的图像质量评价方法。

血细胞自动识别中特征提取方法综述

血细胞自动识别中特征提取方法综述












研筮 _( (J ( _
细胞 的 曲线周长 实际上 就是将 细胞 M R ( 体最 小外接矩 形的面 积 )的 定关联 性和 关系 的一种分割 图像特 E 物 边 界所在 像素 点相连 ,并将 每两个 面积 。R 的值在 0 2 间 ,当物体为 征 ,它 的优 点在于 不依赖 于颜色 和 和1 _ 相邻 点 的距离叠 加 ,最 终 的总合 即 矩 形 时,R 取得 最 大值 l ,圆形物 体 亮度 的影 响,可直 接反 映出细胞 分
三 阶 中心 矩—— 偏斜 度表 示 。这些 色 特征和 纹理特 征 的提取进 行 了一
细 胞 矩 形 度 反 映 物 体 对 其 外 低 阶矩 的分辨 能力相对 较弱 , 因而 些描述 。
接矩 形 的填充程 度 ,用 物体 的面积 常将 其与 其它细 胞 图像 特征 结合应
与其最 小外 接矩 形 的面 积之 比来描 用来应用于临床 。
致密性 相对 较小 ;单核 细胞 的细胞 表示细胞图像 中各颜色分布情况 。但 胞 图片 的 形 态 学特 征 的 提 取 , 如 :
核 图像表 现为 明显 的不 规则边 界 , 其致密性也相对较小。 2 14矩形度 ..

目前细胞涂片的图像处理 中,多采用 周 长 、面积 、紧凑性 、矩形 度 、细 阶矩——均值、二阶矩——方差、 胞 核 的分 叶数 ; 同时还 对细 胞 的颜
其 中 :a l w d k 表 示蚂 蚁k T( s= 1 Q) T( s+ 术L li lo e () r )( , 一 木 r ) Ⅱ -m n , 选择未焊接 的焊 点集合 , n(, ) I j表 示t 时刻焊接焊 点i 时选择 焊点j 为下

图像特征提取方法的综述图像特征提取方法的综述

图像特征提取方法的综述图像特征提取方法的综述
输 入 图像 一 般 在 尺 度 空 间 中被 平 滑 , 最后 运 用 导 数 法 则 计 算 出图 像 的 特 征 .
2 图 像 特 征 提 取 方 法 分 类
2 1颜 色 特 征 提 取 .
颜色特征是通过 图像或 图像 区域 的颜 色特征来描述 , 它具有整体性. 颜色特 征提取方 法有颜色直方 图、 色集 、 色矩 颜 颜
现 如 今 , 像 特 征 提 取 技 术 已经 运 用 到 了我 们 生 活 的各 个 领 域 , 古 建 筑 重 建 和 保 护 、 感 图 像 分 析 、 市 规 划 及 医 学 诊 断 图 如 遥 城 等 . 像 特 征 提 取 技 术 不 仅 创 造 了新 的科 学技 术 成 果 , 且 大 大 提 高 了数 字 化 的 准 确 度 和 准 确 率 _ . 者 基 于 图 像 处 理 技 图 而 1笔 ]
文章 编号 :0 7 9 5 2 1 ) 5 0 3 5 1 0 —2 8 ( 0 1 0 —0 4 —0
图像 特 征 提取 方 法 的 综述
王志瑞 , 闫彩 良
( 安建筑科技大学 , 西 西安 西 陕 摘 705) 10 5
要: 图像 特 征 提 取 从 计 算 机 视 觉和 图像 处 理 中分 离 出来 , 用计 算机 来 分析 和 处 理 图像 信 息 , 后 确 定 图像 中的 不 运 然
名 的 GL M ( ryL v l ooc rec t x [ 方 法 , 的 经典 方 法 对 纹 理 的 分 析 理 解 以及 特 征 提 取 提 供 了 很 好 的 理论 基 C G a e e C —curn .O年 代 以后 , 们 发 现 传 统 的 图像 特 征 提 取 方 法存 在 不 足 之 处 , 9 人 即不 能 有 效 描 述 图像 特 征 , 波 理 论 的 出 现 小

遥感图像道路提取方法综述

遥感图像道路提取方法综述

结论与展望
目前,遥感图像道路提取已经得到了广泛的应用和发展,但仍存在一些挑战 和问题需要进一步研究和改进,例如如何提高道路提取的精度和自动化程度、如 何处理复杂和动态的遥感图像等。未来的研究方向可以包括开发更加快速、准确 和智能的遥感图像道路提取方法和技术;研究更加精细和全面的遥感图像道路信 息表达和处理方式;探索遥感图像道路提取与其他相关领域(如自动驾驶、城市 规划等)的融合和应用等。
结论与展望
结论与展望
本次演示综述了遥感图像道路提取的方法和技术,介绍了图像处理和特征提 取方法、机器学习算法和应用、深度学习和神经网络技术以及其他方法和技术在 遥感图像道路提取中的应用效果及优劣。通过实验设计和数据集的准备,可以进 行不同方法和技术在遥感图像道路提取方面的精度、准确性和可靠性等方面的对 比和分析。
方法与技术
1、图像处理和特征提取方法
1、图像处理和特征提取方法
图像处理和特征提取是遥感图像道路提取的基本步骤之一。常用的图像处理 方法包括滤波、边缘检测、二值化、形态学处理等,能够去除噪声、突出道路特 征、提取道路边界等。常用的特征提取方法包括纹理分析、颜色特征提取、形状 特征提取等,能够提取出反映道路特征的多种特征向量。通过这些方法和技术的 综合应用,可以提高道路提取的精度和自动化程度。
2、机器学习算法和应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、机器学习算法和应用
机器学习算法是一种基于数据驱动的方法,通过对大量数据进行学习,能够 自动识别和提取道路信息。在遥感图像道路提取中,常用的机器学习算法包括决 策树、支持向量机、神经网络等。这些算法能够根据图像的特征自动分类和识别 道路和非道路区域,并且可以对提取的道路信息进行优化和改进。
3、深度学习和神经网络技术

图像特征提取技术综述

图像特征提取技术综述

图像特征提取技术综述图像特征提取技术综述摘要:图像特征提取是计算机视觉领域中的一个重要研究方向。

它的目标是从图像中提取出具有代表性的信息,用于图像分类、目标识别、目标跟踪等应用。

本综述将对常用的图像特征提取技术进行概述,并分析其优劣和适用场景。

一、颜色特征提取技术颜色是图像的重要属性之一,具有信息丰富且易于理解的特点。

常用的颜色特征提取方法有:颜色直方图、颜色矩和颜色共生矩阵。

颜色直方图表示图像中各个颜色的分布情况,可以用来描述图像的整体颜色分布特征。

颜色矩是对颜色分布进行统计的特征,能够表征图像的颜色平均值、离散度等信息。

颜色共生矩阵则可以提取纹理信息,通过统计图像中相邻像素间的灰度值搭配出现频率来描述图像的纹理特征。

二、形状特征提取技术形状是物体的重要特征之一,对于图像分类和目标识别等任务有着重要的作用。

常用的形状特征提取方法有:边缘检测和轮廓提取、形状上下文和尺度不变特征变换(SIFT)。

边缘检测和轮廓提取是将图像中的边缘和轮廓提取出来,可以用来描述物体的形状特征。

形状上下文是描述物体形状的一种方法,它将物体的形状分解为多个小区域,通过计算各个区域之间的相对位置关系来表示形状。

SIFT是一种可旋转、尺度不变的局部特征描述子,通过检测图像中的局部极值点并计算其方向直方图来描述图像的形状特征。

三、纹理特征提取技术纹理是图像中一些重要的结构特征,对于图像分析和识别具有重要的作用。

常用的纹理特征提取方法有:灰度共生矩阵、Gabor滤波器和小波变换。

灰度共生矩阵是一种用来描述纹理特征的统计方法,通过计算图像中相邻像素间灰度搭配出现频率来描述纹理的复杂程度。

Gabor滤波器是一种基于小波变换的滤波器,通过对不同尺度和方向的Gabor滤波器的响应进行统计来描述纹理特征。

小波变换是将图像分解为不同尺度和方向的频域信息,通过计算不同尺度和方向下的能量和相位特征来描述纹理特征。

四、深度学习在图像特征提取中的应用深度学习是近年来兴起的一种机器学习方法,它通过构建多层神经网络来学习图像的特征表示。

数字图像处理文献综述

数字图像处理文献综述

数字图像处理技术综述摘要:随着计算机的普及,数字图像处理技术也获得了迅速发展,逐渐走进社会生产生活的各个方面。

本文是对数字图像处理技术的一个总体概述,包括其内涵、优势、主要方法及应用,最后对其发展做了简单的总结。

关键词:数字图像、图像处理技术、处理方法、应用领域Overview of digital image processing technologyAbstract: With the popularization of computer, digital image processing technology also won the rapid development, and gradually go into all aspects of social life and production. This paper is a general overview of the digital image processing technology, including its connotation, advantage, main method and its application. And finally, I do a simple summary of the development.Keywords: digital image, image processing technology, processing method, application field前言:图像处理技术被分为模拟图像处理和数字图像处理两大类。

数字图像处理技术一般都用计算机处理或实时的硬件处理,因此也称之为计算机图像处理[1]。

而时至今日,随着计算机的迅速普及,数字图像处理技术也飞速发展着,因为其用途的多样性,可以被广泛运用于医学、交通、化学等各个领域。

一、数字图像处理技术的概念内涵数字图像处理技术是指将一种图像信号转变为二进制数字信号,经过计算机对而其进行的图像变换、编码压缩、增强和复原以及分割、特征提取等处理,而高精准的还原到显示器的过程[2]。

图像局部特征提取方法综述

图像局部特征提取方法综述

图像局部特征提取方法综述引言:图像是一种包含丰富信息的视觉表征形式,但如何从图像中提取有助于识别和描述图像内容的局部特征一直是计算机视觉领域的一个重要研究方向。

图像局部特征提取方法的目标是在不受图像整体变化的影响下,提取出能够表征图像局部结构和纹理信息的特征点。

本文将综述目前常用的图像局部特征提取方法,并对其优缺点进行评述。

一、经典的图像局部特征提取方法1. 尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform, SIFT)SIFT是一种经典的图像局部特征提取算法,它通过检测极值点和描述关键区域的局部图像块的梯度分布来提取特征点。

SIFT算法具有旋转、平移和尺度不变性,且对光照变化和噪声有一定的鲁棒性。

然而,SIFT算法在计算时间和计算资源消耗方面存在一定的局限性。

2. 尺度空间极值法(Scale-Space Extrema, DoG)DoG是尺度空间极值法的一种实现方式,通过在不同尺度下对图像进行高斯平滑和差分运算,从而检测出具有较大尺度极值的特征点。

DoG算法具有尺度不变性,并且对图像的旋转、平移和仿射变换具有一定的鲁棒性。

然而,DoG算法在计算速度和尺度空间选择方面存在一些问题。

3. 快速特征检测(Fast Feature Detector, FAST)FAST算法是一种基于像素值比较的简单快速特征检测算法,它通过比较像素点和周围邻域像素点的灰度值大小来检测图像中的角点特征。

FAST算法具有快速检测速度和低计算复杂度的优点,适用于实时应用。

然而,FAST算法对旋转、尺度和光照变化较为敏感。

4. 加速稳健特征(Accelerated Robust Features, SURF)SURF算法是基于Hessian矩阵的加速稳健特征提取算法,它通过检测图像中的兴趣点、计算兴趣点的主方向和提取描述子来提取特征点。

SURF算法具有较快的计算速度和较好的尺度不变性。

然而,SURF算法在处理图像模糊和噪声方面相对较弱。

图像识别中的特征提取方法综述(六)

图像识别中的特征提取方法综述(六)

图像识别是计算机视觉领域的重要研究方向,其目标是让计算机能够像人类一样理解和识别图像。

在图像识别中,特征提取是其中的核心环节,其主要任务是从图像中提取出能够代表物体形状、纹理、颜色等特征的信息。

本文将综述图像识别中的特征提取方法,涵盖传统方法和深度学习方法两个方面。

一、传统方法1.颜色特征提取颜色在图像中包含丰富的信息,是图像识别中常用的特征之一。

常见的颜色特征提取方法包括颜色直方图、颜色矩、颜色共生矩阵等。

颜色直方图将图像的颜色分布转化为直方图的形式,可以捕捉到颜色的整体分布情况。

颜色矩则通过对颜色分布的统计来描述图像的整体特征。

颜色共生矩阵则利用颜色在图像中的空间分布特性,计算不同位置像素间颜色的共现概率。

2.纹理特征提取纹理是图像中的细微变化,可以用来区分不同的物体或者场景。

纹理特征提取的方法有很多种,包括灰度共生矩阵、纹理能量、小波变换等。

灰度共生矩阵通过统计不同位置像素间灰度值的概率分布来描述图像的纹理特征。

纹理能量则利用图像的局部灰度差异来计算纹理特征。

小波变换则将图像分解到不同尺度和方向上,提取出不同频率的纹理特征。

3.形状特征提取形状特征是描述物体轮廓和边缘信息的重要手段,可以用来识别不同形状的物体。

形状特征提取的方法有很多种,包括边缘检测、边缘链码、形状上下文等。

边缘检测通过寻找图像中的强度变化来提取物体的轮廓信息。

边缘链码则将物体的轮廓表示为一个有序的点序列。

形状上下文则通过统计物体轮廓点与参考点之间的相对位置来描述物体的形状特征。

二、深度学习方法随着深度学习的兴起,深度神经网络在图像识别中取得了很大的进展。

深度学习方法能够自动学习图像中的特征表示,不再依赖手工设计的特征提取算法。

深度学习方法的特征提取主要通过卷积神经网络(CNN)实现。

基本原理CNN是一种前馈神经网络,其主要特点是通过卷积层和池化层进行特征提取,并通过全连接层进行分类。

卷积层通过卷积运算在局部感受野上提取特征,利用权值共享的机制减少模型参数,提高计算效率。

图像识别中的特征提取算法综述

图像识别中的特征提取算法综述

图像识别中的特征提取算法综述近年来,随着人工智能技术的迅猛发展,图像识别成为了热门的研究领域。

在图像识别的过程中,特征提取是至关重要的步骤。

本文将综述图像识别中的特征提取算法,并探讨它们在实际应用中的优劣。

一、传统特征提取算法1. 尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform, SIFT)SIFT是一种使用尺度空间技术进行特征提取的算法。

它通过在不同尺度下对图像进行高斯滤波,并计算图像梯度的幅值和方向来提取图像的特征点。

SIFT算法具有尺度不变性和旋转不变性,对于物体的缩放、旋转、平移等变换有较强的鲁棒性。

2. 方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient, HOG)HOG算法是一种基于局部梯度方向的图像特征描述子。

它将图像分成小的区域,计算每个区域内梯度方向的直方图,并将这些直方图拼接成一个特征向量。

HOG算法在行人检测、人脸识别等领域取得了良好的效果。

3. 主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)PCA是一种常用的降维算法,也可用于图像的特征提取。

它通过计算图像的协方差矩阵的特征向量和特征值,找到图像的主要特征。

PCA算法广泛用于图像压缩和图像分类等领域。

二、深度学习中的特征提取算法1. 卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)CNN是一种深度学习算法,被广泛应用于图像识别领域。

CNN通过多层卷积和池化操作提取图像的局部特征,并通过全连接层进行分类。

相比于传统特征提取算法,CNN能够自动学习图像的高级特征,具有更好的表达能力和泛化能力。

2. 深度残差网络(Deep Residual Network, ResNet)ResNet是一种深度残差网络,通过引入残差模块解决了训练深层网络时的梯度消失问题。

ResNet可以自动学习高级特征,并在图像识别任务中取得了诸多突破性的成果。

基于卷积神经网络的图像识别综述

基于卷积神经网络的图像识别综述

基于卷积神经网络的图像识别综述一、引言随着数字化时代的到来,图像数据在社会生活和工业生产中的应用越来越广泛,如人脸识别、自动驾驶、智能安防等。

图像识别技术的发展对于提高生产效率和生活品质具有重要意义。

卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)作为一种深度学习模型,在图像识别领域取得了显著的成果。

本文旨在对基于卷积神经网络的图像识别技术进行全面综述,并分析其挑战和未来发展方向。

二、卷积神经网络基础卷积神经网络(CNN)的基础理论是深度学习和计算机视觉领域的重要基石。

其核心概念包括卷积操作、激活函数、池化层以及全连接层等,这些组件共同构建了一个强大的特征提取和分类器。

以下是关于CNN基础的一些相似论述:1.局部感知与权重共享:卷积神经网络中的卷积操作利用了局部感知和权重共享的思想。

局部感知意味着每个神经元只关注输入数据的一小部分区域,这模拟了生物视觉系统中局部感受野的概念。

权重共享则是指在整个输入数据上共享相同的卷积核权重,这大大减少了模型的参数数量,并提高了计算效率。

2.层次化特征提取:CNN通过层次化的结构实现了从低级到高级的特征提取。

在网络的浅层,卷积层能够学习到图像的基础特征,如边缘、角点等;而在深层,网络能够组合这些基础特征形成更加抽象和复杂的特征表示,如物体的部件或整体结构。

3.非线性激活函数:在CNN中,非线性激活函数(如ReLU、sigmoid等)被用于增加网络的非线性表达能力。

这些激活函数能够将神经元的输出映射到一个非线性空间,使得网络能够学习和模拟复杂的非线性关系。

三、卷积神经网络的发展历程卷积神经网络的发展历程也体现了许多相似之处,以下是关于CNN发展历程的一些相似论述:1.从LeNet到现代CNN:Yann LeCun等人于1998年提出的LeNet-5是卷积神经网络的早期代表。

随着计算能力的提升和数据集的扩大,现代CNN模型如AlexNet、VGGNet、ResNet等逐渐出现并不断改进,取得了更高的性能和准确率。

图像识别中的特征提取与选择方法综述

图像识别中的特征提取与选择方法综述

图像识别中的特征提取与选择方法综述摘要:随着计算机视觉和人工智能的快速发展,图像识别成为一个重要的研究领域。

图像识别的核心任务是从给定的图像中提取有效的、可区分的特征,并选择合适的特征来实现高效的分类和识别。

本文综述了当前图像识别中常用的特征提取和选择方法,包括传统方法和深度学习方法,并对各种方法的优缺点进行了讨论。

1. 引言图像识别是计算机视觉中一个重要的研究领域,它的目标是将图像自动分类、识别。

特征提取与选择是图像识别过程中的关键环节,它决定了后续分类算法的性能和实时性。

本文将介绍当前图像识别中常用的特征提取和选择方法,并评估它们的优劣。

2. 传统特征提取方法2.1 尺度不变特征变换(SIFT)SIFT是一种基于局部特征的图像描述算法,它通过检测和描述关键点来保证图像的尺度不变性和旋转不变性。

SIFT算法具有良好的鲁棒性和不变性,但计算量较大。

2.2 方向梯度直方图(HOG)HOG特征是一种基于图像梯度方向的特征描述方法,它对图像中的边缘和纹理进行编码。

HOG特征在目标检测和行人识别等任务中取得了较好的效果。

2.3 局部二值模式(LBP)LBP特征通过对像素点邻域进行二值编码,提取图像的纹理信息。

LBP具有计算简单、鲁棒性强的优点,适用于纹理分类和人脸识别等任务。

3. 深度学习特征提取方法3.1 卷积神经网络(CNN)CNN是一种深度学习模型,通过多层卷积和池化层来学习图像中的特征。

CNN具有良好的特征表示能力,适用于大规模图像分类和目标检测等任务。

3.2 循环神经网络(RNN)RNN是一种递归的神经网络模型,用于处理序列数据的特征提取。

RNN在图像描述生成和语义分割等任务中取得了重要的进展。

3.3 迁移学习迁移学习利用源领域数据的知识来辅助目标领域数据的学习,从而提高特征的泛化能力。

迁移学习在数据稀缺或领域变化较大的情况下具有重要的应用价值。

4. 特征选择方法4.1 信息增益信息增益是一种常用的特征选择方法,它评估特征对分类任务的贡献程度,并选择信息增益最大的特征进行分类。

计算机视觉研究综述

计算机视觉研究综述

计算机视觉研究综述计算机视觉是一门研究如何让计算机从图像或视频中获取信息、理解内容并作出决策的科学。

近年来,计算机视觉领域的研究和应用取得了显著进展,成为发展的重要方向之一。

本文将对计算机视觉领域的研究现状进行综述,介绍其发展历史、现状、热点问题、挑战以及未来发展方向。

一、发展历史与现状计算机视觉的研究可以追溯到20世纪50年代,但直到近年来,随着深度学习技术的快速发展,计算机视觉领域才取得了突破性的进展。

目前,计算机视觉领域的研究热点主要集中在图像分类、目标检测、图像分割、姿态估计、行为识别等方面,其应用场景涵盖了安防、医疗、自动驾驶、智能物流等领域。

二、图像处理与特征提取图像处理是计算机视觉领域的基础,其研究内容包括图像预处理、增强、变换等。

随着深度学习技术的发展,卷积神经网络(CNN)成为了图像处理的重要工具,能够自动学习图像的特征表达。

在特征提取方面,研究者们设计了许多手工制作的特征提取方法,如SIFT、SURF等,但近年来,深度学习方法尤其是卷积神经网络在特征提取方面已经取得了很大的成功。

三、机器学习与深度学习机器学习是计算机视觉领域的重要支撑技术,尤其是深度学习在图像分类、目标检测、图像分割等方面取得了重大突破。

卷积神经网络作为深度学习的重要代表,已经从基本的CNN模型发展出了许多改进和变种,如VGG、ResNet、Inception等。

此外,研究者们还提出了许多新型网络结构,如残差网络(ResNet)、注意力机制网络(Attention Net)等,以解决深度神经网络训练中的难题。

四、挑战与未来发展计算机视觉领域目前还存在许多问题和挑战,例如:如何提高模型的泛化能力,如何处理复杂场景和光照条件下的图像识别问题,如何实现跨模态的视觉理解等。

未来计算机视觉领域的发展将朝着以下几个方向进行:1、可解释性和透明性:未来的计算机视觉模型需要能够解释其决策过程和结果,以提高用户对模型的信任程度。

图像纹理特征提取方法综述_刘丽

图像纹理特征提取方法综述_刘丽
定义 1[ 3, 18] 纹理是一种反映图像中同质现象 的视觉特征 , 体现了物体表面共有的内在属性 , 包含
了物体表面结构组织排列的重要信息以及它们与周 围环境的联系 。
定义 2[ 1] 如果图像内区域的局域统计特征或
其他一些图像的局域属性变化缓慢或呈近似周期性
变化 , 则可称为纹理 。 定义 3[ 19] 纹理 就是指在图像 中反复出现的
近年来 , 较引人瞩目的是 Ojala等人[ 17] 于 2002 年提出的局部二进制模式 (LBP), 该方法分析纹理 的吸引人的地方在于其计算复杂度小 , 具有多尺度 特性和旋转不变特性 , 在纹理检索领 域得到应用 。 总的来讲 , 纹理特征提取在国际范围内呈现更加灿 烂的局面 , 一方面 , 人们对已有经典的纹理特征提取 方法进行深入研究与扩展 ;另一方面 , 新的纹理特征 提取方法以及纹理特征提取方法的融合亦在蓬勃发
62 4
中国图象图形学 报
第 14卷
小波理论发展的许多分支 , 如多进制小波 、小波包以 及小波框架等等 , 它们均在图像纹理分析中发挥了 积极的作用 。 如 Chang等人[ 15] 提出的基于树结构 小波的纹理分类方法 , Unser[ 16] 研究 的基于小波框 架的纹理分类方法 。
90年代以后 , 人们发现传统的纹理分析方法的 一个瓶颈在于不能从多尺度有效描述纹理特征 。 小
波理论的出现为时频多尺度分析提供了一个更为精
确而统一的框架 。 小波变换提供了一种在不同尺度 上研究分析图像纹理细节的工具 , 为更精细地进行 图像纹理分类和分析提供了新思路 , 在纹理分析中 具有广阔的发展空间 。 1989年 , Mallat[ 14] 首先将小 波分析引入纹理分析中之后 , 随之基于小波的纹理 分析方法如雨后春笋般涌现出来 。随着小波理论的 发展 , 小波在 纹理特征提取中 的应用也不断发 展 。

图像识别中的特征提取方法综述(四)

图像识别中的特征提取方法综述(四)

图像识别中的特征提取方法综述引言:随着计算机技术的日益发展,图像识别在各个领域得到了广泛的应用。

而特征提取作为图像识别的重要环节,对于算法的性能和准确率有着决定性的影响。

本文将综述目前主流的特征提取方法,包括传统方法和深度学习方法,并对其优缺点进行分析,旨在为图像识别研究者提供参考和借鉴。

一、传统特征提取方法1.颜色特征:颜色特征是最早被应用于图像识别的特征之一,其通过提取像素的色彩信息来描述图像的特征。

常用的方法有颜色直方图和颜色矩。

颜色直方图用来描述图像中每个颜色的像素数量,而颜色矩则通过计算一定区域内像素的颜色均值和方差来描述图像。

这两种方法通常结合使用,能够有效地描述图像的颜色特征。

2.纹理特征:纹理特征描述图像中的纹理信息,是一种常用的图像特征提取方法。

其中最著名的方法是局部二值模式(LBP)和灰度共生矩阵(GLCM)。

LBP方法通过对图像中每个像素点的灰度值与其周围像素的灰度值比较,生成一个二进制数来描述图像的纹理特征。

而GLCM方法则通过计算邻近像素对灰度级出现的频率和关系来描述图像的纹理特征。

3.形状特征:形状特征主要描述图像的轮廓和几何结构,是一种常用且有效的图像特征提取方法。

其中最常用的方法是利用图像边缘提取算子(如Sobel、Canny等)来获取图像的边缘信息,并通过计算边缘的形状和拓扑结构来描述图像的形状特征。

4.局部特征:局部特征主要关注图像中的一些局部区域,能够更精细地描述图像的特征。

常用的局部特征提取方法有尺度不变特征变换(SIFT)、加速稳健特征(SURF)和方向梯度直方图(HOG)。

这些方法通常通过提取图像的局部区域,并对该区域内的像素进行特征提取和描述,来获取图像的局部特征。

二、深度学习特征提取方法随着深度学习的兴起,基于深度学习的特征提取方法在图像识别中表现出了强大的能力和准确性。

常用的深度学习特征提取方法主要包括卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)。

图像分割文献综述

图像分割文献综述

文献综述图像分割就是把图像分成各具特色的区域提取感兴趣目标的技术和过程。

它是由图像处理到图像分析的关键步骤,是一种基本的计算机视觉技术。

图像分割起源于电影行业。

伴随着近代科技的发展,图像分割在实际中得3到了广泛应用,如在工业自动化、在线产品检验、生产过程控制、文档图像处理、遥感和生物医学图像分析、以及军事、体育、农业工程等方面。

总之,只要是涉及对对象目标进行特征提取和测量,几乎都离不开图像分割。

所以,对图像分割的研究一直是图像工程中的重点和热点。

自图像分割的提出至今,已经提出了上千种各种类型的分割算法。

由于分割算法非常多,所以对它们的分类方法也不尽相同。

我们依据使用知识的特点与层次,将其分为基于数据和基于模型两大类。

前者是直接对当前图像的数据进行操作,虽然可以利用相关的先验信息,但是不依赖于知识;后者则是直接建立在先验知识的基础上,这类分割更符合当前图像分割的技术要点,也是当今图像分割的主流。

基于数据的图像分割算法多数为传统算法,常见的包括,基于边缘检测,基于区域以及边缘与区域相结合的分割方法等等。

这类分割方法具有以下缺点,○1易受噪声和伪边缘影响导致得到的边界不连续,需要用特定的方法进行连接;○2只能提取图像局部特征,缺乏有效约束机制,难以获得图像的全局信息;○3只利用图像的底层视觉特征,难以将图像的先验信息融合到高层的理解机制中。

这是因为传统的图像处理算法都是基于MIT人工智能实验室Marr提出的各层相互独立、严格由低到高的分层视觉框架下进行的。

由于各层之间不存在反馈,数据自底向上单向流动,高层的信息无法指导底层特征的提取,从而导致底层的误差不断积累,且无法修正。

基于模型的分割方法则可以克服以上缺陷。

基于模型的分割方法可以将分割目标的先验知识等有用信息融合到高层的理解机制之中,并通过对图像中的特定目标对象建模来完成分割任务。

这是一种自上而下的处理过程,可以将图像的底层视觉特征与高层信息有机结合起来,因此更接近人类的视觉处理。

人脸面部特征提取综述

人脸面部特征提取综述
取 方 法 , 并对 面部 特 征 提 取 方 法 的近 期 发 展 情 况进 行 了分 析 。
[ 键 词 ] 人 脸 ;特征 提取 ;人 脸 识 别 关
[ 中图分类号]
[ 文献标识码]A
[ 文章编号]1 7 —10 (0 8 4 6 3 4 9 2 0 )0 一N28~ 3 1 0
随着 社会 的发展 ,诸如 视觉监 控 、远程 教育 、人 机交 互技 术 及安 全 等 各方 面都 迫切 希 望 能够 快 速 、 有 效的进 行身份 验证 。生物 特征 因为 自身 的稳定性 和差异性 ,已经成 为身份 验证 的主要手 段 。人脸识 别 是 人类视 觉 的一 种典 型功能 ,而计 算机 人脸 识别则 是利 用计 算 机通 过对 人 脸 图像 的分 析 、特 征 的提 取 , 进 而实现 自动 辨识人 脸 ,并 进行 自动 身份验 证的技术 。
・ 21 ・ 8
长 江 大 学 学 报 ( 然 科 学 版 ) 20 年 l 月 第 5 第 4 : 自 08 2 卷 期 理工 Jun l f a gz nvr t N t c E i o ra o n t U i s y( a Si dt Y e ei ) D c2 0 。V 15N . :S i E g e.0 8 o. o 4 c & n
状 态变 化 的情 况下 容易 失效 。 12 基 于主 动 曲线 的方 法 .
主 动 曲线方 法 的思想 是用 圆、椭 圆 、抛 物线 等规 则形状 的曲线 ,或 者不 具规则 形状 的样 条 曲线来 逼 近 人脸 面部特征 ,并 把该 曲线 称为 主 动 曲线 。主动 曲线被 赋予某 种 能量 ,其 能量 由能量 函数定 义 ,通 常 主 动曲线 的能量 与它 在 图像 中的位 置 密切相 关 。当 曲线在 图像 中移 动相应 能量 也发 生改 变。只要 控制 曲 线移 动时其 总能 量朝极 小 化方 向变 化 ,则 最 终 曲线 将会 收敛 于 图像特 征处 。

图像识别中的特征提取方法综述

图像识别中的特征提取方法综述

图像识别中的特征提取方法综述图像识别是计算机视觉领域中的重要研究方向,它涉及许多应用领域,如人脸识别、目标检测和场景理解等。

在图像识别中,特征提取是至关重要的步骤之一,它通过从图像中提取出具有代表性的特征来帮助计算机理解图像。

本文将综述图像识别中常用的特征提取方法,并对它们的原理和应用进行介绍。

一、基于点特征的提取方法1. SIFT(尺度不变特征变换):SIFT是一种局部特征描述算法,它通过检测图像中的关键点,并计算这些关键点周围区域的局部特征向量。

SIFT具有尺度不变性和旋转不变性,适用于各种尺度和旋转变换的图像匹配任务。

2. SURF(加速稳健特征):SURF是一种基于SIFT的改进算法,它借鉴了SIFT的思想并进行了优化,提高了特征提取的速度和鲁棒性。

SURF通过计算图像中的快速Hessian矩阵来检测关键点,并通过计算Haar小波响应来描述关键点的局部特征。

二、基于区域特征的提取方法1. HOG(方向梯度直方图):HOG是一种用于目标检测的特征描述算法,它通过计算图像中的梯度直方图来描述图像的局部特征。

HOG通过将图像划分为小的区域块,并计算每个块内像素的梯度方向直方图来表示图像的特征。

2. LBP(局部二值模式):LBP是一种用于纹理识别的特征描述算法,它通过将图像中的像素值与其邻域像素值进行比较,并构造局部二值模式来表示图像的纹理特征。

LBP具有旋转不变性和光照不变性,适用于纹理分类和人脸识别等任务。

三、基于深度学习的特征提取方法1. CNN(卷积神经网络):CNN是一种基于深度学习的特征提取方法,它模拟了生物视觉系统中的神经元连接模式,能够自动学习图像中的特征表示。

CNN通过堆叠多个卷积层、池化层和全连接层来提取图像的特征,并用于图像分类、目标检测和物体分割等任务。

2. GAN(生成对抗网络):GAN是一种基于生成模型的特征提取方法,它由生成器和判别器组成,通过对抗训练的方式来学习图像的特征表示。

图像纹理特征提取方法综述

图像纹理特征提取方法综述

图像纹理特征提取方法综述一、本文概述随着计算机视觉和图像处理技术的飞速发展,图像纹理特征提取已成为该领域的一个重要研究方向。

纹理作为图像的基本属性之一,反映了图像的局部模式和结构信息,对于图像识别、分类、分割等任务具有至关重要的作用。

本文旨在全面综述图像纹理特征提取方法的研究现状和发展趋势,以期为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。

本文将首先介绍纹理特征提取的基本概念和研究意义,阐述其在图像处理和分析中的重要性。

随后,将详细综述经典的纹理特征提取方法,包括基于统计的方法、基于结构的方法、基于模型的方法和基于变换的方法等,分析它们的优缺点和适用范围。

在此基础上,本文将重点介绍近年来新兴的深度学习纹理特征提取方法,包括卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)等,探讨它们在纹理特征提取方面的优势和应用前景。

本文还将对纹理特征提取方法的应用领域进行简要介绍,包括图像分类、目标检测、图像分割等,并展望未来的研究方向和挑战。

通过本文的综述,我们希望能够为相关领域的研究人员提供全面的纹理特征提取方法知识,促进该领域的进一步发展。

二、纹理特征提取的基本概念和原理纹理是图像的一种重要属性,描述了图像局部区域的像素排列模式和重复结构。

纹理特征提取旨在从图像中识别并量化这些模式,以用于诸如图像分类、目标识别、场景理解等计算机视觉任务。

在进行纹理特征提取时,主要涉及到几个核心概念,包括滤波器、特征向量、统计量以及纹理模型。

滤波器:滤波器在纹理特征提取中扮演着关键角色,用于检测图像中的特定频率和方向信息。

常见的滤波器包括Gabor滤波器、小波变换滤波器、局部二值模式(LBP)滤波器等。

这些滤波器能够在不同尺度上提取图像的局部信息,从而捕获到纹理的精细结构。

特征向量:通过滤波器处理后的图像数据需要进一步转化为特征向量,以便进行后续的分析和比较。

特征向量通常是一组数值,用于量化图像中某一区域的纹理特征。

常见的特征向量包括灰度共生矩阵(GLCM)的统计量、傅里叶变换系数、小波变换系数等。

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图像特征提取的定位是计算机视觉和图像处理里的一个概念,表征图像的特性。

输入是一张图像(二维的数据矩阵),输出是一个值、一个向量、一个分布、一个函数或者是信号。

提取特征的方法千差万别,下面是图像特征的一些特性:边缘边缘是两个区域边界的像素集合,本质上是图像像素的子集,能将区域分开。

边缘形状是任意的,实践中定义为大的梯度的像素点的集合,同时为了平滑,还需要一些算法进行处理。

角顾名思义,有个突然较大的弧度。

早起算法是在边缘检测的基础上,分析边缘的走向,如果突然转向则被认为是角。

后来的算法不再需要边缘检测,直接计算图像梯度的高度曲率(合情合理)。

但会出现没有角的地方也检测到角的存在。

区域区域性的结构,很多区域检测用来检测角。

区域检测可以看作是图像缩小后的角检测。

脊长形的物体,例如道路、血管。

脊可以看成是代表对称轴的一维曲线,每个脊像素都有脊宽度,从灰梯度图像中提取要比边缘、角和区域都难。

特征提取检测到特征后提取出来,表示成特征描述或者特征向量。

常用的图像特征:颜色特征、纹理特征形状特征空间关系特征。

1.颜色特征1.1特点:颜色特征是全局特征,对区域的方向、大小不敏感,但是不能很好捕捉局部特征。

优点:不受旋转和平移变化的影响,如果归一化不受尺度变化的影响。

缺点:不能表达颜色空间分布的信息。

1.2特征提取与匹配方法(1)颜色直方图适用于难以自动分割的图像,最常用的颜色空间:RGB和HSV。

匹配方法:直方图相交法(相交即交集)、距离法、中心距法、参考颜色表法、累加颜色直方图法。

对颜色特征的表达方式有许多种,我们采用直方图进行特征描述。

常见的直方图有两种:统计直方图,累积直方图。

我们将分别实验两种直方图在图像聚类和检索中的性能。

统计直方图为利用图像的特征描述图像,可借助特征的统计直方图。

图像特征的统计直方图实际是一个1-D的离散函数,即:上式中k代表图像的特征取值,L是特征可取值个数,是图像中具有特征值为k的像素的个数,N是图像像素的总数,一个示例如下图:其中有8个直方条,对应图像中的8种灰度像素在总像素中的比例。

累积直方图图像特征统计的累积直方图也是一个1-D的离散函数,即:上式的各个参数含义同前,与上图对应的累积直方图见下:直方图间的距离可使用一般的欧式距离函数来衡量:我们可以实验多种相似性度量准则,研究它们之间的差异,找出对于某类图像,那种相似性度量能更加准确的描述两幅图像之间的相似程度。

(2)颜色集近似于颜色直方图。

将RGB颜色空间转换为视觉均衡的颜色空间(如HSV空间)将空间量化成若干个bin。

将图像分为若干区域,每个区域用颜色空间的某个颜色分量来索引,从而将图像表达为二进制的颜色索引集。

匹配方法:距离法和色彩区域的空间关系。

(3)颜色矩数学基础:任何颜色分布可以用矩来表示。

由于颜色分布主要在低阶矩,一般用一阶矩(均值)、二阶矩(方差)和三阶矩(偏度:skewness)表示颜色分布。

(4)颜色聚合向量核心思想:将属于直方图的每一个bin的像素分成两部分,如果bin内的某些像素的连续面积大于给定阈值,则为聚合像素,否则为非聚合像素。

(5)颜色相关图如果用颜色直方图匹配的方法进行图像匹配,在这种情况下:不同的图片直方图分部也是一致的,采用直方图匹配的方法则没有效果。

对于直方图这种简单的统计方法,这种情况的存在不可避免。

2.纹理特征2.1特点:纹理特征也是全局特征,描述图像的表面性质。

纹理特征不是像素点的特征,而是区域进行统计的结果。

适用于检索粗细有较大差别的纹理图像。

优点:具有旋转不变性,对噪声有较强抵抗能力。

缺点:分辨率变化纹理偏差大,受光照、反射的影响。

2.2特征提取与匹配方法(1)统计法常用的是灰度共生矩阵分析方法,四个关键特征:能量、惯量、熵和相关性。

另一个典型方法是自相关函数(图像的能量谱函数),通过计算图像的能量谱函数,提取纹理的粗细和方向等。

Tamura 纹理特征基于灰度共生矩阵,提出6种属性,即:粗糙度、对比度、方向度、线像度、规整度和粗略度。

(2)几何法建立在基本的纹理元素上的方法。

但由于图像分割困难,不太常用。

比较有影响的算法有:Voronio棋盘格特征法和结构法。

(3)模型法以图像的构造模型为基础,模型的参数作为纹理特征。

即将图像表示成一个分布,典型方法是随机场模型法,如马尔科夫随机场模型(MRF)和Gibbs随机场模型法。

自回归纹理模型(SAR)是马尔科夫随机场模型的一种应用实例。

(4)信号处理法将图像表示成信号,然后根据信号进行处理和匹配。

3.形状特征3.1特点:基于形状的检索方法可以比较有效利用图像中感兴趣的目标进行检索。

缺点:①基于形状的检索方法还缺乏比较完善的数学模型;②目标变形结果不可靠;③对计算时间和存储有较高要求;④特征空间的相似性和人感受到的相似性有差别;⑤2D图像是3D物体在某个平面的投影,由于视点变化,2D图像反应的形状通常不是3D物体的真实形状。

3.2特征提取与匹配方法形状特征有两类表示方法:一类是轮廓特征,另一类是区域特征。

(1)边界特征法经典方法:Hough变换和边界方向直方图。

Hough变换是利用全局特性将边缘像素连接起来组成区域封闭边界的方法,基本思想是点—线对偶性;边界方向直方图是微分图像得到边缘,然后得到边缘大小和方向的直方图,构造图像灰度梯度方向矩阵(2)傅里叶形状描述符法傅里叶形状描述符(Fourier shape deors)基本思想是用物体边界的傅里叶变换作为形状描述,利用区域边界的封闭性和周期性,将二维问题转化为一维问题。

由边界点导出三种形状表达,分别是曲率函数、质心距离、复坐标函数。

(3)几何参数法是一直区域特征的方法,如可以采用形状度量(如矩、面积、周长等),在基于内容的检索系统中,利用圆度、偏心率、主轴方向和代数不变矩等参数,进行图像检索。

依赖于图像分割。

(4)形状不变矩是一直区域特征的方法,利用目标区域的矩作为形状参数。

依赖于图像分割。

(5)其他在形状的表示和匹配方面的工作还包括有限元法(Finite Element Method 或FEM)、旋转函数(Turning )和小波描述符(Wavelet Deor)等方法。

小波和相对矩的结合:用小波变换模极大值得到多尺度边缘图像,对每一尺度计算7个不变矩,再转换为10个相对矩,将所有尺度的相对矩作为特征向量。

4.空间关系特征4.1特点:指分割出来的多个目标间的相互位置关系,分为连接、交叠和包含关系等。

空间信息分为两类:相对空间位置信息和绝对空间位置信息。

前一种强调目标之间的相对情况,如上下左右;后一种强调目标间的距离和方位。

由绝对可以推出相对,但相对信息比较简单。

优点:可加强图像的描述区分能力缺点:对旋转、尺度变换敏感,实际应用中除了空间关系特征,还需要其他特征配合。

4.2特征提取与匹配方法空间关系特征有两类表示方法:一类是图像自动分割划分区域,根据区域提取特征建立索引;另一类是均匀划分若干子块,根据区域提取特征建立索引。

从另一个角度来看,特征提取的主要目的是降维。

特征抽取的主要思想是将原始样本投影到一个低维特征空间,得到最能反应样本本质或进行样本区分的低维样本特征。

一般图像特征可以分为四类:直观性特征、灰度统计特征、变换系数特征与代数特征。

1.直观性特征主要是指几何特征。

优点:几何特征比较稳定,受人脸姿态和光照影响小。

缺点:不易抽取,测量精度不高,与图像处理技术密切相关。

2.代数特征基于统计学习抽取的特征。

分为两类:一类是线性投影特征抽取;另一类是非线性特征抽取。

优点:具有较高的识别精度。

2.1线性投影特征抽取基本思想是根据性能目标寻找线性变换,使原始数据压缩到低维空间。

包括主成分分析(PCA)和Fisher线性鉴别分析(LDA)。

围绕这两种方法形成的特征抽取算法,已成为模式识别领域中最为经典和广泛使用的方法。

优点:这样数据分布更加紧凑,同时计算复杂度大大降低。

缺点:需要对大量已有样本进行学习,对定位、光照和非线性变形敏感,采样条件对识别性能影响较大。

2.2非线性特征提取非线性特征提取也是研究热点之一,“核技巧”最早应用在SVM中,KPCA和KFA是核技巧的推广应用。

核投影方法的基本思想是将原样本空间通过非线性映射,变换到高维甚至是无穷维空间,再应用线性分析方法求解,新空间的线性分析对应原空间的非线性分析。

缺点:①几何意义不明确,无法知道样本在映射后变成什么分布;②核函数的参数选取没有标准,大多数只能采取经验参数;③不适合训练样本很多,原因是经过核映射后,样本的维度与训练样本的个数成正比,样本数量多核映射后的向量维数很高,计算量大。

2.3对比就应用领域,KPCA远没有PCA应用广泛。

作为一般性的降维KPCA比PCA效果好,尤其是特征空间不是欧式空间。

PCA可以通过大量自然图片学习一个子空间,但KPCA不行。

3.变换系数特征先对图像进行Fourier变换、小波变换等,得到的系数后作为特征进行识别。

局部图像特征描述的核心问题是不变性(鲁棒性)和可区分性。

由于使用局部图像特征描述子的时候,通常是为了鲁棒地处理各种图像变换的情况。

因此,在构建/设计特征描述子的时候,不变性问题就是首先需要考虑的问题。

在宽基线匹配中,需要考虑特征描述子对于视角变化的不变性、对尺度变化的不变性、对旋转变化的不变性等;在形状识别和物体检索中,需要考虑特征描述子对形状的不变性。

然而,特征描述子的可区分性的强弱往往和其不变性是矛盾的,也就是说,一个具有众多不变性的特征描述子,它区分局部图像内容的能力就稍弱;而如果一个非常容易区分不同局部图像内容的特征描述子,它的鲁棒性往往比较低。

举个例子,假定我们需要对一个点周围固定大小的局部图像内容进行描述。

如果我们直接将图像内容展开成一个列向量对其进行描述,那么只要局部图像内容发生了一点变化,就会使得它的特征描述子发生较大的变化,因此这样的特征描述方式很容易区分不同的局部图像内容,但是对于相同的局部图像内容发生旋转变化等情况,它同样会产生很大的差异,即不变性弱。

而另一方面,如果我们通过统计局部图像灰度直方图来进行特征描述,这种描述方式具有较强的不变性,对于局部图像内容发生旋转变化等情况比较鲁棒,但是区分能力较弱,例如无法区分两个灰度直方图相同但内容不同的局部图像块。

综上所述,一个优秀的特征描述子不仅应该具有很强不变性,还应该具有很强的可区分性。

在诸多的局部图像特征描述子中,SIFT(Scale Invariant Feature Transform)是其中应用最广的,它在1999年首次提出,至2004年得到完善。

SIFT的提出也是局部图像特征描述子研究领域一项里程碑式的工作。

由于SIFT对尺度、旋转以及一定视角和光照变化等图像变化都具有不变性,并且SIFT具有很强的可区分性,自它提出以来,很快在物体识别、宽基线图像匹配、三维重建、图像检索中得到了应用,局部图像特征描述子在计算机视觉领域内也得到了更加广泛的关注,涌现了一大批各具特色的局部图像特征描述子。

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