特征描述算子评测
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。
特征点检测与特征描述子
特征点检测与特征描述子SIFT特征:SIFT特征(Scale invariant feature transform)是一种局部特征检测的方法。
算法可以搜索出图像中的特征点,并且对特征点计算出一个128维的特征描述子以进行图像特征点匹配。
他具有尺度不变性,旋转不变性等优良性质,并且在一定程度上不受光照的影响。
原理介绍:在介绍SIFT之前,先引入LoG (Laplacian of Gaussian)算子的概念。
LoG算子实际就是在高斯滤波的基础上再求一个二阶导(拉普拉斯算子)。
图像经过与LoG的卷积,得到的新矩阵,我们通过寻找过0点就可以得到边缘角点等像素点。
并且使用归一化的LoG算子可以得到尺度不变性(无论图像的尺度大小,其极值点永远存在)。
之前曾经有人证明过,如果想要算子能够产生稳定的图像特征,可以使用尺度归一化的LoG算子。
但是由于直接进行计算比较费时,所以SIFT通过DOG(diference of Gaussian)来进行近似。
使用DOG来进行近似,需要构建高斯差分金字塔,在普通的图像金字塔基础上,在每个尺度的图像上使用标准差不同的高斯核做卷积。
之后,将相邻的图像相减得到最终的DOG结果,如下图所示。
在构造高斯图像金字塔时,需要以下几个参数。
O,图像降采样的次数,即有多少不同尺寸的图片;S,每个尺度的图片中,需要使用多少不同的高斯核进行卷积,σ,高斯核的标准差。
对于所有的DOG图,使用的高斯核的标准差满足下式:下图更直观的表现了这三个参数之间的关系,并且具体O的数量与图像实际大小以及最小尺寸图像的大小有关。
而在实际计算当中,S的取值为3-5左右,并且由于我们需要得到高斯模糊后图像的差值,所以我们实际需要S+2张高斯模糊的图像,相邻的图片作差以得到S 张DOG图。
在得到DOG之后,需要寻找关键特征点。
待寻找特征是DOG图中在空间上的极值点。
这样对于每个像素,在他周围有8个像素点,并且和他同图片大小但是高斯核标准差不同的两个相邻的图片间,他们在空间上也有相邻关系。
算子理论中的谱理论及其算子刻画
算子理论中的谱理论及其算子刻画算子理论是数学中一个重要的研究领域,它主要研究线性算子的性质和特征。
其中,谱理论是算子理论的一个重要分支,用于描述算子的特征值分布和性质。
本文将介绍算子理论中的谱理论,并探讨谱理论在算子刻画中的应用。
一、谱理论概述在算子理论中,谱是指算子的特征值的集合。
而谱理论则是研究算子谱的分布和性质的数学理论。
根据算子的不同性质,谱可以分为点谱、连续谱和剩余谱三类。
点谱由算子的特征值组成,连续谱则是特征值形成的连续集合,而剩余谱则是特征值无法分类到点谱或连续谱中的特征值。
谱理论的核心工具是谱分解,它将算子分解为谱测度和谱分布的形式。
谱测度描述了算子特征值的分布情况,而谱分布则给出了算子在不同点上的特征值大小。
通过对算子的谱进行分析,可以得到算子的重要特征信息,并通过谱理论的应用来解决实际问题。
二、算子刻画中的谱理论应用谱理论在算子刻画中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域:1. 量子力学中的谱理论量子力学是谱理论的一个重要应用领域。
在量子力学中,算子被用来描述物理系统的性质,而谱理论则提供了分析量子系统特征值和特征向量的数学工具。
通过谱理论的应用,可以研究量子系统的能量级数、能量分布和态的演化等关键问题。
2. 偏微分方程中的谱理论在偏微分方程中,算子通常用来描述方程中的微分操作。
谱理论的应用可以帮助我们研究偏微分方程的解的性质和行为。
通过谱理论的分析,可以推导出方程的稳定性、收敛性以及解的存在性等关键特征,为解决实际问题提供了有力的工具。
3. 图论中的谱理论图论是研究图结构和网络的数学分支,而谱理论在图论中有着重要的应用。
通过对图的邻接矩阵进行谱分析,可以得到图的谱结构和特征信息,进而研究网络的连通性、社区结构、聚类等关键问题。
谱理论在图论中的应用不仅有理论意义,还有重要的实际应用价值,如社交网络分析和图像分割等领域。
4. 控制理论中的谱理论在控制理论中,算子通常用来描述控制系统的性质和行为。
具有高斯噪声不变性的特征描述算子
鲁棒性。通过人脸图片识别实验表明特征描述算子具有比L P L Q等著名的特征描述算子具有更好的性能。 B 、P 关键词 : 小波 ; 二进 量化特征; 方图特征 ; 直 人脸识别
D I1. 7/in10.31 01 1 0 文章编号 :02 3 12 1)1 040 文献标识码 : 中图分类号 :P 1 O : 3 8 .s. 283. 1- . 2 0 7 js 0 2 30 10. 3 (0 13- 0.3 8 0 A T 31
通过对图像进行二进小波变换得到图像4个尺度的横向和纵向滤波系数在每个像素点排列这些系数然后量化为一个8维的空间并通过二进制编码变成一个整数
4
C m ue n ier ga d p l ain  ̄ 算机工程与应用 o p t E gn ei n A pi t s' r n c o ] "
具有高斯 噪声不 变性 的特 征描 述算子
GAO Zh s e g, E ih n XI Ch z i un h . u sa n ie n e st e ma e e t r d s rp o . m p t r Ga s i n o s i s n i v i g f a u e e c i t r i Co u e En i e rng n App i a g n e i a d l - c
T e fu clsh r o t i -as cmp n ns ad vrclhg -as cmp nnso g e e t ce y d ai w v - h o sa oi na hg p s o o et n et a i ps o o et fi e a xr td b y dc a e r e z l h i h ma r a -
lt r so m. e e o e t n a f r T s c mp n n s r e ra g d t a h p x l i i g , d t e n f r l q a t e i eg td me so a h o e t a a r n e a e c i e n ma e a n u io n h m y u ni d n a z n ih - i n i n l s a , e r s n e a a it g r u i g i ay o i g At a t a i o r m s q e c i o u e b c n a e ae h so r m p ce r p e e td s n n e e sn b n r c dn . ls , h s g a t eun e s c mp t d y o c tn t d it g a r m a h r g o i h s t e c it r o e i g . e o l s g t e i h fe u n y c e ce t , e e c p o s m o e fo e c e i n wh c i he d s rp o f t ma eDu n y u i h h g — q e c o f in s t d s r t r i h n r i h i r r b s o o u t t Ga s i n ieE p r n n a e ma e e o n t n h ws t a h meh d h s a ta t e f a u e t a L n u sa n o s . x e me t o f c i g r c g i o s o t t e i i h to a t ci e trs hn r v BP a d
几种特征点提取算子的分析和比较
几种特征点提取算子的分析和比较特征点提取是计算机视觉中的一个重要任务,用于定位和描述图像中的重要局部特征,如角点、边缘、斑点等。
通过提取图像的特征点,可以实现目标识别、图像配准、图像检索等任务。
常用的特征点提取算子包括Harris角点检测算子、SIFT(尺度不变特征变换)算子、SURF(加速稳健特征)算子和FAST(快速特征点)算子。
下面对这几种算子进行分析和比较。
1. Harris角点检测算子:Harris角点检测算子是一种基于图像亮度变化的角点检测方法。
它通过计算图像每个像素的Harris响应函数来判断是否为角点。
Harris算子具有旋转不变性和尺度不变性的优点,但对于光照变化比较敏感。
2.SIFT算子:SIFT算子是一种局部特征描述算子,通过尺度空间的不变性和局部光度不变性来提取特征点。
SIFT算子对旋转、尺度、光照和仿射变化具有较好的不变性,适用于一些复杂场景下的目标识别和图像匹配任务。
3.SURF算子:SURF算子是一种基于SIFT算子的加速算法,它通过使用积分图像和快速Hessian矩阵的计算方法,提高了特征点提取的效率。
SURF算子在保持SIFT算子的不变性的基础上,显著提升了运算速度。
4.FAST算子:FAST算子是一种基于灰度阈值的快速特征点提取算子。
FAST算子速度快,适用于实时应用和大规模图像处理任务。
但FAST算子对于尺度和旋转变化较为敏感,不适用于复杂场景下的图像处理任务。
综上所述,不同的特征点提取算子适用于不同的图像处理任务。
如果要求高精度、高稳定性和较好的不变性,可以选择SIFT或SURF算子;如果要求处理速度较快,可以选择FAST算子。
实际应用中,可以根据具体需求选择适合的算子或者结合多个算子进行特征点提取,以达到更好的效果。
siftsurf检测关键点及描述子
siftsurf检测关键点及描述⼦1、sift介绍SIFT全称Scale-Invariant Feature Transform(尺度不变特征转换)。
它⽤来侦测与描述影像中的局部性特征,它在空间尺度中寻找极值点,并提取出其位置、尺度、旋转不变量,此算法由 David Lowe在1999年所发表,2004年完善总结。
SIFT算法分解为如下四步:(1)构建尺度空间搜索所有尺度上的图像位置,通过⾼斯微分函数来识别潜在的对于尺度和旋转不变的兴趣点,具体的过程如下。
A、采⽤⾼斯函数对图像进⾏模糊以及降采样处理得到⾼斯⾦字塔B、采⽤DOG(Difference of Gaussian)即在⾼斯⾦⼦塔中的每组中相邻两层相减(“下⼀层减上⼀层”)⽣成⾼斯差分⾦字塔(2)关键点定位A、找到局部极值点B、剔除极值点通过Taylor展开式(插值函数)精确定位关键点,通过Hessian矩阵消除边缘响应点。
(3)⽅向确定对关键点进⾏梯度计算⽣成梯度直⽅图统计领域内像素的梯度和⽅向,从⽽确定⽅向。
(4)关键点特征描述⼦取特征点周围44个区域块,统计每⼩块内8个梯度⽅向,⽤这448=128维向量作为Sift特征的描述⼦。
2、surf介绍SURF全称Speeded Up Robust Features,为SIFT的加速版本。
它改进了特征的提取和描述⽅式,⽤⼀种更为⾼效的⽅式完成特征的提取和描述。
SURF跟SIFT⼀样分四步⾛:(1)构建尺度空间A、使⽤box filter滤波,然后使⽤Hessian矩阵获取⼆阶梯度特征(相当于LoG算⼦或SIFT⾥的DOG)从左到右分别表⽰在y⽅向LoG算⼦(),xy⽅向的LoG算⼦,y⽅向近似的LoG算⼦,xy⽅向近似的LoG算⼦(2)构建Hessian矩阵塔surf在建塔的时候每层图像⼤⼩不变,只是对模板的尺度不断增⼤,相当于⼀个上采样的过程。
第⼀塔中size分别为,⽽以后每塔中size边长差距逐塔翻倍。
hog特征算子
hog特征算子HOG特征算子是一种用于图像处理和物体识别的特征提取方法。
它可以从图像中提取出物体的边缘和纹理等重要特征,从而实现对图像中物体的识别和分类。
HOG特征算子的原理是将图像分割成小的局部区域,然后计算每个区域内的梯度方向直方图。
这些局部区域的梯度方向直方图可以描述图像中的纹理和形状等信息。
在计算梯度方向直方图时,可以使用不同的权重函数来加强对不同尺度和方向的响应。
为了更好地描述图像中的物体,HOG特征算子还引入了块和细胞的概念。
块是由多个局部区域组成的,而细胞是每个局部区域内的梯度方向直方图。
通过将块和细胞结合起来,可以获得更加丰富和稳定的特征表示。
在使用HOG特征算子进行物体识别时,首先需要对输入图像进行预处理,如灰度化和归一化等。
然后,将图像分割成小的局部区域,并计算每个区域内的梯度方向直方图。
接下来,将这些局部区域的特征进行组合,形成最终的特征向量。
最后,使用分类器对这些特征向量进行训练和分类。
HOG特征算子在物体识别和行人检测等领域有着广泛的应用。
它能够有效地提取图像中的纹理和形状等特征,从而实现对物体的准确识别和分类。
与其他特征提取方法相比,HOG特征算子具有计算简单、鲁棒性强等优点,因此受到了研究者和工程师的广泛关注。
总结起来,HOG特征算子是一种用于图像处理和物体识别的重要方法。
它通过计算图像中局部区域的梯度方向直方图,可以提取出物体的纹理和形状等重要特征。
在实际应用中,我们可以使用HOG特征算子对图像进行处理,从而实现对物体的准确识别和分类。
通过深入理解和应用HOG特征算子,我们可以更好地处理图像数据,并开发出更加先进和有效的图像处理和物体识别算法。
常用的特征描绘子
常用的特征描绘子在计算机视觉和图像处理领域,特征描绘子是用于描述图像中的特定属性或纹理信息的数学表示。
特征描绘子对于图像匹配、对象识别和图像检索等任务非常重要。
下面将介绍一些常用的特征描绘子。
1.SIFT(尺度不变特征变换):SIFT是一种用于在不同尺度上检测和描述局部特征的算法。
它通过应用高斯滤波器来寻找具有高灵敏度的关键点,并使用关键点周围的局部图像区域来构建描述子。
SIFT特征具有尺度不变性和旋转不变性,因此在大规模图像检索和对象识别中广泛应用。
2. SURF(加速稳健特征):SURF是一种基于Hessian矩阵的局部特征描述子。
它通过计算图像中的灰度变化率来检测特征点,并构建了一种基于梯度直方图的描述子。
SURF特征具有尺度不变性、旋转不变性和光照不变性,且计算速度比SIFT更快,因此适用于实时图像处理任务。
3.ORB(方向鲁棒特征):ORB是一种结合了FAST角点检测器和BRIEF特征描述子的特征描绘子。
它通过检测图像中的角点,并使用二进制描述子来描述这些角点的特征。
ORB特征具有尺度不变性、旋转不变性和仿射不变性,且计算速度比SIFT和SURF都更快,因此适用于实时图像处理应用。
4.HOG(方向梯度直方图):HOG是一种用于物体检测和人体姿态估计的特征描述子。
它通过计算图像中局部区域的梯度直方图来描述图像的形状和纹理信息。
HOG特征在人体检测和行人识别等任务中表现出色,并且对于图像的尺度和旋转变化具有一定的鲁棒性。
5.LBP(局部二值模式):LBP是一种用于纹理分析和表情识别的特征描述子。
它通过将局部图像区域与其周围像素比较,并将比较结果编码为二进制数来描述纹理特征。
LBP特征在纹理分类和人脸识别等任务中表现出色,并且对于光照变化和噪声干扰具有一定的鲁棒性。
除了上述特征描绘子,还有许多其他的常用特征描绘子,如GIST(总体图像特征)、BRISK(加速旋转不变特征)、FREAK(快速稳定特征)等。
特征评估指标
特征评估指标全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:特征评估指标是在数据挖掘和机器学习领域经常用到的重要工具,它可以帮助分析人员对数据特征进行有效的评估和选择。
在数据预处理和特征工程过程中,选择合适的特征是非常关键的一步,因为特征的质量和数量直接影响最终模型的性能和稳定性。
在这篇文章中,我们将探讨特征评估指标的概念、常用的评估指标和如何选择合适的特征。
一、特征评估指标的概念特征评估指标是用来评价数据集中特征的质量和重要性的一组指标。
在数据挖掘和机器学习任务中,特征评估指标可以帮助我们理解数据的特点,选择最具代表性和区分性的特征,从而提高模型的泛化能力和准确性。
特征评估指标通常可以分为两大类:过滤式评估和包裹式评估。
过滤式评估是在训练模型之前就对特征进行评估和选择,其主要思想是通过计算特征与标签之间的相关性来进行特征选择;而包裹式评估则是在模型训练的过程中不断调整特征子集,通过验证集或交叉验证来评估特征的重要性。
1. Pearson相关系数:是用来衡量两个变量之间线性关系的强度和方向的统计量。
在特征评估中,可以通过计算特征与标签之间的Pearson相关系数来衡量特征的重要性,系数绝对值越大表示特征与标签之间的线性关系越强。
2. 方差分析:是一种统计方法,用来判断分类变量对数值变量的影响程度。
在特征评估中,可以利用方差分析来评估不同类别下特征的方差是否显著,若方差较小则说明该特征不够区分不同类别。
3. 信息增益:是一种用于评估特征对标签的重要性的指标,通过测量特征引入后减少的不确定性的程度来评估特征的贡献程度。
信息增益越大表示特征对标签的区分度越高。
4. 方差膨胀因子(VIF):是用来评估特征之间多重共线性的程度的指标。
VIF越大表示特征之间的共线性程度越高,需要考虑是否需要剔除冗余的特征。
5. 主成分分析(PCA):是一种降维技术,通过线性变换将原始特征空间映射到低维度的特征子空间。
在特征评估中,可以使用PCA来提取主成分特征,进而评估特征的重要性和贡献度。
常见的特征描述子及其原理
常见的特征描述子及其原理特征描述子是计算机视觉中用于描述图像中特征的算法。
它们通过对图像中的特征进行数学表示,将复杂的图像信息转化为一组具有独特性质的特征向量。
这些描述子可以帮助我们识别和匹配图像中的对象、检测变化或运动等。
以下是几种常见的特征描述子及其原理:1.尺度不变特征变换(SIFT)描述子:SIFT是一种在计算机视觉领域非常著名的特征描述子。
它通过检测图像中的极值点和关键点,然后使用高斯金字塔来对图像进行尺度空间的变换,最后根据图像局部梯度方向来计算描述子。
SIFT描述子具有尺度不变性、旋转不变性和光照不变性等特性,适用于目标识别、图像匹配和物体跟踪等应用。
2.加速稳健特征(ORB)描述子:ORB是一种结合了FAST特征检测器和BRIEF特征描述子的算法。
它通过检测图像中的角点来确定关键点,然后根据这些关键点的灰度信息计算描述子。
ORB描述子具有高速性能和良好的鲁棒性,适用于实时目标追踪、三维重建和SLAM(同时定位与地图构建)等应用。
3.方向梯度直方图(HOG)描述子:HOG是一种用于图像检测的特征描述子。
它通过计算图像中局部区域的梯度方向直方图来描述图像特征。
HOG描述子在人体检测、行人识别和行为分析等领域具有广泛应用。
4.高级二进制特征(ABD)描述子:ABD是一种基于局部二进制模式(Local Binary Patterns, LBP)的特征描述子。
它通过计算图像中每个像素与其周围像素的灰度差异,得到二进制编码,然后将编码的直方图作为图像的特征向量。
ABD描述子适用于人脸识别、纹理分类和图像检索等任务。
5.非负矩阵分解(NMF)描述子:NMF是一种基于矩阵分解的特征提取方法。
它通过将图像表示为非负矩阵的乘积形式,将图像特征分解到低维空间中。
NMF描述子可用于图像聚类、图像压缩和图像检索等任务。
综上所述,特征描述子在计算机视觉中发挥着重要作用。
不同的特征描述子适用于不同的应用场景,选择合适的描述子能够提高图像处理的效果和性能。
图像特征提取及描述算法分析
图像特征提取及描述算法分析图像特征提取及描述算法是计算机视觉领域的核心内容之一,其在图像处理、模式识别和计算机视觉任务中扮演着重要的角色。
本文将分析一些常用的图像特征提取及描述算法,包括边缘检测、角点检测、尺度不变特征变换(SIFT)和高级表观算子(HOG),以及它们在实际应用中的优缺点。
边缘检测是图像处理中常用的特征提取方法之一。
边缘是图像中灰度变化最明显的地方,通常包含了物体的轮廓和纹理信息。
常用的边缘检测算法有Sobel算子、Prewitt算子和Canny边缘检测算法。
Sobel算子和Prewitt算子是基于局部差分的算法,通过计算像素点邻域内灰度值的差异来检测边缘。
Canny边缘检测算法在Sobel算子的基础上添加了非最大抑制和双阈值处理,能够在减少噪声的同时保留重要的边缘信息。
边缘检测算法在许多图像处理和计算机视觉任务中都有广泛的应用,例如目标检测、图像分割和图像识别等。
角点检测是另一种常用的图像特征提取算法,它主要用于寻找图像中的角点或感兴趣点。
角点是图像中两条或多条边缘相交的地方,通常具有良好的鲁棒性和唯一性。
常用的角点检测算法有SIFT算法、Harris角点检测算法和FAST角点检测算法。
SIFT算法通过在不同尺度空间上进行高斯模糊和建立尺度空间极值点来寻找图像中的关键点。
Harris角点检测算法基于图像灰度的变化率来检测角点,通过计算图像的梯度和结构矩阵的特征值来判断像素点是否为角点。
FAST角点检测算法则是通过快速的像素比较来寻找图像中的角点。
角点检测算法在图像配准、目标跟踪和三维重建等领域有广泛的应用。
尺度不变特征变换(SIFT)是一种用于图像特征提取和描述的经典算法。
SIFT 算法通过在不同尺度空间上构建高斯金字塔和相对梯度直方图来提取图像的局部不变特征。
SIFT特征具有旋转不变性和尺度不变性,能够在不同角度和尺度下描述同一物体的特征。
SIFT算法在目标识别、图像匹配和三维重建等领域有广泛的应用。
常用的特征描绘子
常用的特征描绘子特征描述子是计算机视觉领域中的一种技术,用于对图像或视频中的对象进行描述和识别。
它们可以根据对比度、纹理、形状等特征对对象进行唯一、稳定和可重复的描述。
在下面,我将介绍一些常用的特征描述子。
1. 尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform,SIFT):SIFT是一种常用的特征描述子,能够提取出在尺度、旋转和光照变化等条件下具有独特性的图像特征。
它使用高斯差分金字塔的图像梯度来检测兴趣点,并通过局部邻域的直方图统计来描述这些点的特征。
2. 加速稳健特征(Speeded Up Robust Features,SURF):SURF是另一种基于尺度不变特征的描述子。
它通过使用快速哈尔小波变换来加速特征提取,并使用各方向图像积分将梯度信息捕捉到特征描述子中。
3. 方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradients,HOG):HOG是一种用于检测和识别图像中物体的特征描述子。
它基于图像的局部梯度方向和强度来描述对象的形状。
HOG特征在行人检测和行为识别等任务中得到了广泛应用。
4. 颜色直方图(Color Histogram):颜色直方图是用来描述图像中颜色分布的一种特征描述子。
它将图像中的像素按照颜色分布统计到不同的直方图区间内,以实现对颜色特征的描述。
颜色直方图在图像检索和物体识别等任务中常用。
5. 尺度不变特征点变换(Scale-Invariant Feature Point Transform,SIFTPT):SIFTPT是一种基于尺度不变特征点的描述子。
它通过检测图像中的兴趣点和特征点,并描述其周围的局部区域,以实现对图像的描述和识别。
6. 零均值归一化亮度梯度(Zero-mean Normalized Gradient,ZMNG):ZMNG是一种用于图像识别和目标跟踪的特征描述子,它通过归一化图像的亮度梯度来捕捉图像中的纹理和形状特征。
几种特征点提取算子的分析和比较
几种特征点提取算子的分析和比较特征点提取算子是计算机视觉中常用的一种技术,可以用于图像匹配、目标跟踪、三维重建等应用。
本文将对几种常见的特征点提取算子进行分析和比较,并从不同角度评估它们的优缺点。
1. Harris角点检测算子Harris角点检测算子是一种基于图像局部灰度变化的方法。
它通过计算图像灰度的局部自相关矩阵,来判断像素是否为角点。
该算子具有简单、快速的特点,适用于大部分场景,特别是对于纹理丰富的图像。
然而,Harris算子对于光照变化和噪声较敏感,不适用于光照变化较大的图像。
2.SIFT算子SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)算子是一种尺度不变的特征点提取算法。
它通过在不同尺度和方向上计算高斯差分图像,提取关键点的位置和尺度信息。
SIFT算子具有较好的尺度不变性和旋转不变性,对于光照变化较大的图像也具有较好的鲁棒性。
然而,SIFT算子计算量较大,不适合实时应用,并且它是有专利保护的。
3.SURF算子SURF(Speeded Up Robust Features)算子是一种在SIFT算子基础上优化而来的特征点提取算法。
它采用了快速积分图像和Hessian矩阵来加速特征点计算过程。
SURF算子具有较好的尺度不变性和旋转不变性,且计算速度较快。
但是,SURF算子对于尺寸较小的特征点提取效果较差。
4.FAST算子FAST(Features from Accelerated Segment Test)算子是一种快速而简单的特征点提取算法。
它通过在像素周围进行十字测试,判断像素是否为角点。
FAST算子计算速度非常快,适合实时应用。
然而,FAST算子对于光照变化和图像噪声敏感,容易产生较多的冗余特征点。
综上所述,不同的特征点提取算子适用于不同的场景和应用需求。
Harris角点检测算子适用于纹理丰富的图像;SIFT算子适用于光照变化较大的图像;SURF算子适用于对速度要求较高的应用;FAST算子适用于实时应用场景。
sift特征通俗解释
SIFT特征通俗解释
SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特征是一种用于图像匹配和计算机视觉中的特征描述子。
通俗地说,SIFT 特征可以理解为图像中的一些关键点和这些关键点周围的局部特征描述。
具体来说,SIFT特征包括以下几个步骤:
1. 尺度空间极值检测:在不同尺度下检测图像中的极值点,这些极值点通常对应于图像中的角点、边缘等局部特征。
2. 关键点定位:对于每个尺度下检测到的极值点,通过高斯差分算子进行定位,得到其在不同尺度下的位置和尺度。
3. 方向分配:对于每个关键点,计算其周围像素点的梯度直方图,并根据梯度直方图的方向分布,将该点分配到不同的方向空间中。
4. 特征描述子生成:对于每个关键点,在其周围的一定区域内提取局部特征描述子,包括梯度、方向直方图等信息。
SIFT特征具有以下特点:
1. 尺度不变性:SIFT特征不受图像尺度变化的影响,可以在不同尺度下对同一物体进行匹配。
2. 旋转不变性:SIFT特征对物体的旋转也具有不变性,可以在不同角度下对同一物体进行匹配。
3. 鲁棒性:SIFT特征对图像的噪声和变形具有一定的
鲁棒性,可以在一定程度上减少匹配时的误差。
SIFT特征在计算机视觉中被广泛应用于图像匹配、目标跟踪、三维重建等领域。
基于形状特征描述算子的3D 模型检索
概述
3D 模型投影图像检索算法具体步骤如下: (1)每个 3D 模型经过模型正规化处理之后,从许多不同 的角度进行图像投影,如正视图、侧视图、俯视图和其他一 些 能 较 好 描 述 3D 模 型 形 状 特 征 的 视 角 。 “ Conventional Airplane”模型的 3D 视图投影如图 1 所示。
| aN 2 | ⎤ ⎡| a | | a | f r = ⎢ 1 , 2 ," , ⎥ | a0 | ⎦ ⎣ | a0 | | a0 |
(3)
基于权重关系的合成形状特征描述算子 针对上文 4 种表示形状特征的描述算子,基于轮廓的傅 里叶描述算子能提取形状的轮廓信息,而不能描述形状的区 域特征。基于区域的 Zernike 不变矩能较好地提取形状的区 域信息,不能描述形状的轮廓特征。由此可见,虽然傅里叶 描述算子和 Zernike 不变矩分别描述不同的形状特征,但不 能同时获取形状的轮廓和区域特征。 形状参数 FF 和离心率 C 只是简单地描述形状整体的特征参数,不能表示形状的其他 信息。 每幅 3D 模型投影图像包括轮廓特征、区域特征和形状 整体特征等 3 种主要形状信息, 4 种基本的描述算子仅能描 述投影图像的某种特征。如果结合 4 种基本描述算子的优点 来描述形状的多种特征信息,则能更好地表示每幅投影图像 的特征,最终提高 3D 模型的检索效果。因此,利用式 (3)、 式 (6)、式 (7)、式 (10)中的描述算子,提出一种基于权重关系 的合成形状特征描述算子,具体公式如下 3.5
(a) 正视图
(b) 侧视图
(c) 俯视图
图1
“ Conventional Airplane”模型的 3D 视图投影
(2)把 3D 模型投影图像转换为黑白二值图像,然后利用 形状特征描述算子提取投影图像的不同形状特征。其中,形
常见特征检测算法介绍
常见特征检测算法介绍特征检测算法是计算机视觉领域中常用的技术之一,用于从图像或视频中提取出具有一定重要性或者代表性的特征点或区域。
这些特征点或者区域可以帮助我们进行图像匹配、物体识别、边缘检测等任务。
下面将介绍几种常见的特征检测算法。
1.SIFT(尺度不变特征变换)SIFT是一种基于局部特征的算法,最初由Lowe 在1999 年提出。
它通过寻找图像中的尺度和旋转不变性的关键点,来提取特征点。
SIFT 算法先对图像进行多尺度的高斯滤波,然后计算出尺度空间极值点。
随后,选取关键点并计算其主方向。
最后,通过在关键点周围的窗口里计算梯度直方图,生成特征描述子。
2.SURF(加速稳健特征)SURF是一种快速且具有不变性的特征检测算法,由Bay等人于2024年提出。
它采用了一种叫做积分图像的计算方法来加速特征的提取过程。
SURF 的关键点提取过程与SIFT 类似,但是采用了一种叫作Haar小波响应的方法来计算特征描述子。
3.FAST(特征快速)FAST 是一种具有高速性能的角点检测算法,由Rosten 和Drummond 在2024年提出。
它通过比较像素点灰阶值和邻域像素点的灰阶值来判断是否为关键点。
FAST 算法具有简单、快速和鲁棒的特点,被广泛应用于图像和视频中特征点的检测。
4. Harris 角点检测算法Harris 角点检测算法是一种基于图像灰度变化的特征检测算法,由Harris和Stephens 在1988 年提出。
它通过计算图像灰度在不同方向上的变化率,来判断一些像素点是否为角点。
Harris 角点检测算法简单、快速,且对光照变化和图像旋转具有一定的不变性。
5. ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)ORB 是一种特征点检测和描述子生成算法,由Rublee等人于2024年提出。
ORB 算法结合了FAST 点检测和BRIEF 描述子生成算法,同时引入了旋转不变性和仿射不变性,提高了算法的鲁棒性和性能。
BRISK特征点描述算法详解
BRISK特征点描述算法详解BRISK(Binary Robust Invariant Scalable Keypoints)是一种特征点描述算法,采用二进制表示的方法,能够在保持精度的同时降低计算复杂度。
本文将详细介绍BRISK算法的原理和步骤。
1.特征点检测BRISK算法使用FAST(Features from Accelerated Segment Test)角点检测算法来检测图像中的特征点。
FAST算法通过比较像素点与其周围像素点的亮度差异来判断是否为角点。
2.特征点方向计算在BRISK算法中,将特征点附近的像素点划分为环形区域,并计算每个环上的像素点的方向。
具体而言,将特征点附近的点分为16个环,每个环上有一定数量的像素点。
然后,计算每个像素点的方向,以特征点为原点,对特征点周围的像素点进行方向计算。
这样可以为后续的特征点描述提供方向信息。
3.特征点描述BRISK算法的核心是特征点的描述。
在BRISK算法中,将特征点的描述子划分为固定大小的网格,每个小格子中有若干个像素点。
对于每个小格子中的像素点,通过比较其亮度与周围像素点的亮度差异来判断是否为关键点。
如果是关键点,则将其对应的二进制位设为1,否则设为0。
最终将每个小格子中的二进制串拼接起来,形成特征点的描述子。
4.特征点匹配在得到图像中的特征点和它们的描述子之后,可以通过比较两个图像中的特征点的描述子来进行特征点的匹配。
BRISK算法使用哈希函数和汉明距离来计算特征点之间的相似度。
具体而言,通过哈希函数将每个特征点的描述子映射为一个哈希码,然后通过比较两个哈希码的汉明距离来判断它们的相似度。
汉明距离越小,说明两个特征点越相似。
5.优势与不足BRISK算法具有多种优点。
首先,它采用了二进制描述子,可以大大降低计算复杂度,提高算法的速度。
同时,二进制描述子可以在保持精度的同时减少存储空间。
其次,BRISK算法在特征点检测时引入了尺度不变性,可以适应不同尺度的图像。
特征检测
目标检测的图像特征提取之(一)HOG特征zouxy09@/zouxy091、HOG特征:方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient, HOG)特征是一种在计算机视觉和图像处理中用来进行物体检测的特征描述子。
它通过计算和统计图像局部区域的梯度方向直方图来构成特征。
Hog特征结合SVM分类器已经被广泛应用于图像识别中,尤其在行人检测中获得了极大的成功。
需要提醒的是,HOG+SVM进行行人检测的方法是法国研究人员Dalal在2005的CVPR上提出的,而如今虽然有很多行人检测算法不断提出,但基本都是以HOG+SVM 的思路为主。
(1)主要思想:在一副图像中,局部目标的表象和形状(appearance and shape)能够被梯度或边缘的方向密度分布很好地描述。
(本质:梯度的统计信息,而梯度主要存在于边缘的地方)。
(2)具体的实现方法是:首先将图像分成小的连通区域,我们把它叫细胞单元。
然后采集细胞单元中各像素点的梯度的或边缘的方向直方图。
最后把这些直方图组合起来就可以构成特征描述器。
(3)提高性能:把这些局部直方图在图像的更大的范围内(我们把它叫区间或block)进行对比度归一化(contrast-normalized),所采用的方法是:先计算各直方图在这个区间(block)中的密度,然后根据这个密度对区间中的各个细胞单元做归一化。
通过这个归一化后,能对光照变化和阴影获得更好的效果。
(4)优点:与其他的特征描述方法相比,HOG有很多优点。
首先,由于HOG是在图像的局部方格单元上操作,所以它对图像几何的和光学的形变都能保持很好的不变性,这两种形变只会出现在更大的空间领域上。
其次,在粗的空域抽样、精细的方向抽样以及较强的局部光学归一化等条件下,只要行人大体上能够保持直立的姿势,可以容许行人有一些细微的肢体动作,这些细微的动作可以被忽略而不影响检测效果。
因此HOG特征是特别适合于做图像中的人体检测的。
特征点检测算法
特征点检测算法一、SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法基本原理及主要特征1、SIFT 算法基本原理SIFT 算子是图像匹配算法中性能较好的算子,基于SIFT 算法的特征图像配准可大致分为特征的检测、描述和匹配。
特征检测是在尺度空间中进行的,首先生成图像尺度空间,然后检测尺度空间中的局部极值点,再通过剔除低对比度点和边缘响应点对局部极值点进行精确定位;在对特征进行描述时,先计算每个极值点的主方向,对极值点为中心的区域进行直方图梯度方向统计,生成特征描述子;最后,通过特征描述子寻找匹配的特征,建立图像之间的联系。
1.1关键点的检测高斯卷积核是实现尺度变换的唯一线性变换核,一幅图像在尺度空间中可表示为图像和可变高斯核函数的卷积,采用高斯金字塔(LaplacianofGaussian ,LoG )算子表示如下:(,,)(,,)(,)L x y G x y I x y σσ=⊗其中,I(x,y)为输入的二维图像,222()/221(,,)2xy G x y e σσπσ-+=为可变高斯核函数,σ为可变核。
图像尺度空间的形成是通过将图像与具有可变核的高斯滤波器进行卷积,从而得到图像的高斯金字塔LoG 。
David 指出,高斯金字塔LoG 共分为O 组,每组S+3层,S 为σ与2σ之间的层数,S 一般取2或3。
每组的高斯金字塔的形成是通过输入图像与级联滤波器进行卷积得到,下面以S=2为例,对高斯金字塔LoG 的形成过程进行详细说明。
当S=2时,每组的高斯金字塔共有5层,共由四级的级联滤波器得到。
对于第一组的高斯金字塔LoG 形成过程如下图所示:图1-1 级联滤波器的构造如图所示,输入图像0I 由初始图像I 经高斯核为σ的滤波器得到,输出图像i I (i=1,…,4)由输入图像0I 分别经级联滤波器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ得到。
第一组高斯金字塔LoG 为图1中虚线包括的五幅图像(0,1,...,4)i I i =,每幅图像对应的高斯核为(0,1,...,4)ik i σ=, 表示图像(0,1,...,4)i I i =可看成初始图像I 经核为(0,1,...,4)i k i σ=的高斯函数得到。
特征的评估
特征的评估特征的评估特征是指事物所具有的独特属性或特性,能够用来描述和区分事物的特点。
在不同的领域中,特征评估的目的不同,但都是为了确定事物的特点和性能。
下面将从机器学习和产品开发两个方面介绍特征评估。
在机器学习领域,特征评估是用来判断某个特征对于学习算法的贡献程度的过程。
特征评估可以帮助我们确定哪些特征对于预测任务是有用的,从而提高模型的准确性和性能。
有几种常见的特征评估方法,包括相关性分析、信息增益和方差分析。
相关性分析是通过计算特征和目标变量之间的相关系数来评估特征的重要性。
相关系数的范围在-1到1之间,接近1表示正相关,接近-1表示负相关,接近0表示没有相关性。
如果某个特征的相关系数接近于0,则表示该特征与目标变量之间不存在线性关系,可以考虑移除该特征。
信息增益是用来评估特征在决策树算法中的重要性。
决策树算法通过计算特征的信息增益来确定哪个特征是最佳的分割点。
信息增益越大,表示这个特征在决策树中的作用越大。
方差分析是一种用来评估不同特征对目标变量的解释力的方法。
方差分析检验了不同特征对目标变量之间的方差是否有显著差异。
如果某个特征对目标变量的解释力比其他特征更强,则说明这个特征更重要。
在产品开发领域,特征评估是为了确定产品具备的特性和功能。
特征评估的目的是为了将产品与竞争对手区分开来,提高产品的竞争力。
特征评估可以通过市场调研和用户反馈来进行。
市场调研可以帮助我们了解目标用户的需求和偏好,从而确定产品的特点和功能。
用户反馈可以帮助我们评估产品的具体特性和功能是否满足用户的期望。
在特征评估过程中,需要考虑以下几个因素:市场需求、用户反馈、竞争对手的特点、技术可行性和成本效益等。
特征评估是产品开发和机器学习中的重要环节,通过评估特征的重要性和有效性,可以提高模型的准确性和产品的竞争力。
在评估特征时,需要综合考虑多种因素,以达到更好的效果。
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Feature descriptor comparison reportSharing my research work of behavior of several types of feature descriptors. This article is an update of old "Comparison of feature descriptors" post. I've added a brand new ORB feature descriptor to the test suite, also SIFT descriptor included as well. And a new version of LAZY descriptor present in this test too.For this test i have written special test framework, which allows me to easily add the new kind of descriptors and test cases and generate report data in CSV-like format. Than i upload it in Google docs and create this awesome charts. Five quality and one performance test was done for each kind of descriptor.o Rotation test - this test shows how the feature descriptor depends on feature orientation.o Scaling test - this test shows how the feature descriptor depends on feature size.o Blur test - this test shows how the feature descriptor is robust against blur.o Lighting test - this test shows how the feature descriptor is robust against lighting.o Pattern detection test - this test performs detection of planar平面object (image) on the real video. In contrast to the synthetic综合tests, this test givesa real picture of the overall stability of the particular descriptor.o Performance test is a measurement of description extraction time.All quality tests works in similar way. Using a given source image we generate a synthetic test data: transformed images corresponding feature points. The transformation algorithm depends on the particular test. For the rotation test case, it's the rotation of the source image around it's center for 360 degrees, for scaling - it's resizing of image from 0.25X to 2x size of original. Blur test uses gaussian blur with several steps and the lighting test changes the overall picture brightness.The pattern detection test deserves a special attention. This test is done on very complex and noisy video sequence. So it's challenging task for any feature descriptor algorithm to demonstrate a good results in this test.The metric for all quality tests is the percent of correct matches between the source image and the transformed one. Since we use planar object, we can easily select the inliers from all matches using the homography estimation. I use OpenCV's function cvFindHomography for this. This metric gives very good and stable results. I do no outlier detection of matches before homography estimation because this will affect the results in unexpected way. The matching of descriptors is done via brute-force matching from the OpenCV.In this test i obtain pretty expectable results, because all descriptors are rotation invariant expect the BRIEF. Slight changes in stability can be explained by the feature orientation calculation algorithm and descriptor nature. A detailed study of why the descriptor behaves exactly as it is, takes time and effort. It's a topic for another article. Maybe later on....SURF and SIFT descriptors demonstrate us very good stability in this test because they do expensive keypoint size calculation. Other descriptors uses fixed-size descriptor and youcan see what it leads to. Currently for LAZY descriptor i do not have separate LAZY feature detector (i use ORB detector for tests) but I'm thinking on lightweight feature detector with feature size calculation, because it's a must-have feature. Actually, scale invariance is much more important rather than precise orientation calculation.In this test i tried to simulate the motion blur which can occurs if camera moves suddenly. All descriptors demonstrate good results in this test. By “good” I mean that the more blur size is applied the less percent of correct matches is obtained. Which is expected behavior.In lighting test the transformed images differs only in overall image brightness. All kinds of descriptors works well in this case. The major reason is that all descriptors extracted normalized, e.g the norm_2 of the descriptor vector equals 1. This normalization makes descriptor invariant to brightness changes.Detection of the object on real video is the most complex task since ground truth contains rotation, scaling a nd motion blur. Also other objects are also present. And finally, it’s notHD quality. These conditions are dictated by the actual conditions of application of computer vision.As you can see on diagram, the SIFT and SURF descriptors gives the best results, nevertheless they are far away from ideal, it’s quite enough for such challenging video. Unfortunately, scale-covariant descriptors show very bad results in this test because pattern image appears in 1:1 scale only at the beginning of the video (The “spike” near frame 20). On the rest of the video sequence target object moves from the camera back and scale-covariant descriptors can’t handle this situation.This chart shows the extraction time for N features. I made Y-axis as logarithm scale to make it more readable. For all descriptor extraction algorithm the extraction time depends on number of features linearly. Local spikes is probably caused by some vector resizing or L2 cache misses. This performance test was done on Mac Book Pro 2.2 with Core 2 Duo 2.13 Ghz.Add new quality test cases. One additional test i know for sure - affine transformations. Your ideas for other tests are welcome!o Add new kind of descriptors. Definitely will add an A-SIFT implementation.o Create an LAZY detector with feature size and orientation estimation.o Improve the LAZY descriptor extraction procedure. Expect at least 20% performance gain.o Generate matching video for each test to demonstrate the behavior of each descriptor algorithm.。