計(jì)算機(jī)視覺中特征與相似性度量研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)視覺的研究目標(biāo)是：模擬人類視覺，根據(jù)感測到的圖像對(duì)實(shí)際物體和場景做出有意義的判定。人類對(duì)于圖像的感知是通過對(duì)其中包含的一系列特征進(jìn)行編碼，然后比較這些特征與先驗(yàn)知識(shí)之間的相似程度來進(jìn)行的。因此，計(jì)算機(jī)視覺研究的兩個(gè)很重要的內(nèi)容就是特征設(shè)計(jì)和特征的相似程度度量。
　　 本文著眼于計(jì)算機(jī)視覺中特征設(shè)計(jì)與相似性度量這兩個(gè)重要的問題，關(guān)注它們?cè)陔x散點(diǎn)集匹配和圖像融合質(zhì)量評(píng)估等問題中的具體應(yīng)用。主要的工作和創(chuàng)新之處在于：
　　

2、 詳細(xì)介紹現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)視覺的研究工作中，已被證明高效、普適性強(qiáng)并得到廣泛應(yīng)用的一些特征和相似性度量。
　　 分析了形狀上下文特征的缺陷及其產(chǎn)生原因；提出了一種新的特征，滿足平移、縮放、旋轉(zhuǎn)不變性；詳細(xì)解釋了新特征設(shè)計(jì)的物理原理，從數(shù)學(xué)角度證明了其各種良好的特性；利用這種特征進(jìn)行形狀點(diǎn)集匹配，證明了這種特征在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。
　　 提出一種用于形狀上下文特征相似性度量的地動(dòng)距離計(jì)算方法，較之傳統(tǒng)地動(dòng)距離運(yùn)算過程更為簡

3、便，而且能使不含方向信息的形狀上下文特征獲得旋轉(zhuǎn)不變性。
　　 圖像融合是信息融合的重要分支，融合圖像質(zhì)量評(píng)估又是該領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。特別是客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，由于試圖讓計(jì)算機(jī)具備判定圖像好壞的能力，因此是計(jì)算機(jī)視覺學(xué)科很多研究的重要應(yīng)用。
　　 本文在回顧了圖像融合的基本概念，圖像融合的基本方法原理之后，詳細(xì)介紹了圖像融合質(zhì)量評(píng)估的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；分析了用于融合圖像質(zhì)量評(píng)估的結(jié)構(gòu)相似性的視覺模型，指出其過于簡化視

4、覺特性，以及與顯示設(shè)備特征不符合的缺陷；引入新的亮度和對(duì)比度模型，提出一種新的圖像融合質(zhì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)證明，新引入結(jié)構(gòu)相似度SSIM的亮度和對(duì)比度模型，比起之前所使用的簡單的模型，更能夠反映人的視覺感知與電腦顯示硬件的特性，利用他們構(gòu)造出的新的融合評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，也與人的視覺感知標(biāo)準(zhǔn)更為接近。
　　 介紹了現(xiàn)階段普遍使用的一些非基于結(jié)構(gòu)卡相似性的圖像融合質(zhì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，并且提出了一種新的基于顏色相似函數(shù)的客觀圖像融合效果評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)：顏色

5、相似函數(shù)通過計(jì)算明可夫斯基距離來衡量顏色概率分布之間的相似程度：從數(shù)學(xué)角度分析了這種方法在評(píng)估質(zhì)量時(shí)可能的表現(xiàn)和缺點(diǎn)，并通過滑動(dòng)窗口取顯著信息加權(quán)的方法，彌補(bǔ)其缺憾。實(shí)驗(yàn)證明了這種新標(biāo)準(zhǔn)的可靠性和有效性，在評(píng)估不同層面融合方法時(shí)，表現(xiàn)優(yōu)于大多數(shù)現(xiàn)有評(píng)估方法。
　　 應(yīng)用相似性度量于圖像置亂效果評(píng)價(jià)，提出了一種使用Vigenère密碼進(jìn)行數(shù)字圖像灰度置亂的方法；分析了這種置亂方法的各種特點(diǎn)；利用直方圖相似度來檢查圖像置亂的效果，證