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圆迹变换及图像纹理分析

更新时间：2019-12-24 22:50:37 大小：2M 上传用户：守着阳光1985查看TA发布的资源 标签：圆迹变换图像纹理分析 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

针对迹变换提取的特征对于含圆弧形纹理图像描述欠佳的问题,提出了圆迹变换及其纹理特征提取方法.圆迹变换使用圆迹线来跟踪图像,并将圆迹线上的泛函结果映射到由半径、长度和角度三个参数生成的空间上,对该结果继续做泛函积分,能得到图像四重圆迹空间特征.在圆迹线上使用不同的泛函能得到不同的圆迹变换结果,不同的泛函组合能获得不同的圆迹变换特征,能表示图像不同的纹理性质和更深层次的图像信息,产生多维的圆迹变换纹理特征信息.在Coil-20对象图库及Brodatz纹理库上对含圆弧形图像的分类实验表明,在训练样本较少的情况下,利用圆迹变换提取的纹理特征,其识别能力比迹变换都有明显提升,对于包含圆形、弧线形纹理的图像具备了更好的分辨能力


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10  
Vol． 46 No． 10  
Oct． 2018  
第
2018  
期
10  
电
子
ACTA ELECTRONICA SINICA  
学
报
年
月
圆迹变换及图像纹理分析  
1，2  
1，3  
，
汪宇玲 黎 明  
( 1.  
，
211106;  
南京航空航天大学自动化学院 江苏南京  
2.  
，
330013;  
东华理工大学江西省放射性地学大数据技术工程实验室 江西南昌  
3.  
，
330063)  
南昌航空大学江西省图像处理与模式识别重点实验室 江西南昌  
:
，
针对迹变换提取的特征对于含圆弧形纹理图像描述欠佳的问题 提出了圆迹变换及其纹理特征提取方  
摘
要
．
，
、
，
法 圆迹变换使用圆迹线来跟踪图像 并将圆迹线上的泛函结果映射到由半径 长度和角度三个参数生成的空间上 对  
，
．
，
该结果继续做泛函积分 能得到图像四重圆迹空间特征 在圆迹线上使用不同的泛函能得到不同的圆迹变换结果 不  
，
，
同的泛函组合能获得不同的圆迹变换特征 能表示图像不同的纹理性质和更深层次的图像信息 产生多维的圆迹变换  
．
纹理特征信息 在  
Coil-20 Brodatz  
对象图库及  
，
，
纹理库上对含圆弧形图像的分类实验表明 在训练样本较少的情况下  
，
，
、
利用圆迹变换提取的纹理特征 其识别能力比迹变换都有明显提升 对于包含圆形 弧线形纹理的图像具备了更好的  
．
分辨能力  
:
;
;
;
;
关键词  
中图分类号  
URL: http: / /www． ejournal． org． cn  
图像识别 纹理分析 特征提取 圆迹变换 迹变换  
:
TP391. 4; TN911. 73  
:
A
:
0372-2112 ( 2018) 10-2351-08  
文章编号  
DOI: 10． 3969 /j． issn． 0372-2112． 2018． 10． 007  
文献标识码  
电子学报  
Circular Trace Transform and Its  
Applications to Image Texture Analysis  
1，2  
1，3  
WANG Yu-ling ，LI Ming  
( 1. College of Automation Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing，Jiangsu 211106，China;  
2. Jiangxi Engineering Laboratory on Radioactive Geoscience and Big Data Technology，  
East China University of Technology，Nanchang，Jiangxi 330013，China;  
3. Key Laboratory of Jiangxi Province for Image Processing and Pattern Recognition，  
Nanchang Hangkong University，Nanchang，Jiangxi 330063，China)  
Abstract: Circular trace transform ( CTT) is proposed to extract the texture features that are more suitable for descri-  
bing images containing circular or arc-shaped texture than the ones extracted by Trace Transform． CTT consists of tracing an  
image with circles around which certain functionals of the image function are calculated． The functional results on the circular  
trace are mapped to the space generated by three parameters such as radius，length and angle． With functional integral in the re-  
sults，the image quadruple texture features can be generated． Different circular trace transformations can be obtained by using  
different compositions of functionals and the quadruple features by CTT can represent different texture properties and deeper  
intrinsic information of images． It shows better performance on recognizing images with circular or arc-shaped texture in Coil-  
20 and Brodatz database． In the case of fewer training samples，the recognition capability of the features is obviously improved．  
Key words: image recognition; texture analysis; feature extraction; circular trace transform; trace transform  
从图像中提取反映图像本质并具有强适应性的特征一  
1
引言  
．
直是图像处理及计算机视觉等领域的核心研究内容  
，
图像特征提取在图像处理中起着关键作用 如何  
，
、
，
众所周知 最常见的图像特征包括纹理 颜色和形状等  
: 2017-07-31;  
: 2018-02-11;  
:
收稿日期  
修回日期  
责任编辑 李勇锋  
:
( No． 61262019) ;  
( No． 20113BCB24009) ;  
( No． GJJ160554，No．  
基金项目 国家自然科学基金  
江西省优势创新团队项目  
江西省教育厅科技项目  
GJJ170432) ;  
( No． ET201880042) ;  
( No．  
江西省图像处理与模式识别重点实验室开放基金  
JELRGBDT201707)  
江西省放射性地学大数据技术工程实验室开放基金  
2352  
2018  
电
子
学
报
年
，
，
沿直线计算图像函数的积分 而迹变换不限于直线积  
在这些特征的提取过程中 研究人员都试图寻找一些  
，
、
、
， ，  
．
不变特征 当图像内容发生旋转 缩放 平移或是有光照  
分 可以是对图像函数的数学运算等 形式多样 对图像  
，
．
，
定义不同的泛函能映射出不同的迹变换结果 即能反  
及拍摄视点变化时 这些特征量具有不变性 图像不变  
、
、
．
1
，
特征分析方法主要有矩理论分析 相关性分析 傅里叶  
映图像的不同特性 图 为迹变换的参数定义 一条迹  
( ，) ，  
线 的位置由一组  ρ 给出 为迹线 的法线与水  
［1］  
、
、
，
还有就  
t
t
描述子 自回归模型 尺度不变特征转换等  
Radon  
，Radon  
， ，  
t
O
是使用  
转变换转化为参数平移 能提取具有图像几何不变性  
( Trace Transform，TT) Radon  
域及其泛化分析的方法  
变换将旋  
平轴的夹角 ρ 为迹线 与中心点 的垂直距离 将泛  
，
T
．
函
作用在图像的所有迹线上即能得到迹变换的结果  
，
的特征 迹变换  
则是  
变换  
，
、
的推广 通过迹变换能提取图像旋转 缩放及平移不变  
，
特征 近十几年迹变换已逐渐成为图像处理及计算机  
．
视觉等领域的研究热点之一  
Kadyrov A  
Petrou M  
1998  
迹变换首先由  
和
在
年提  
出 他们同时提出了基于迹变换的三重不变特征提取  
RST( Rotation，Scale  
，
理论［2，3］ 使用迹变换能提取图像  
and Translation)  
．
，
，
不变特征 在不变图像分析领域 迹变  
，
换具有重要的几何不变特征提取理论意义 已经引起  
．
研究者的极大兴趣 目前已有大量研究迹变换的相关  
，
，
文献 迹变换已被广泛应用于各类图像分析识别中 如  
［4］  
［5］  
［6］  
、
、
、
、
图像配准 人脸识别  
地震勘探［7］等 此外  
得更优分类性能的多分类器组合［8］ 并提出了进化迹  
行为识别  
彩色图像分类  
．
，Albukhanajer W A  
使用迹变换获  
，
将迹变换结果进一步作用于不同泛函组合 可以  
，
，
，
得到图像不同的三重特征 进行归一化后 所得到的融  
．
( Evolutionary Trace Transform，ETT) ［9，10］，ETT  
变换算法  
合特征即可用于图像识别 若使用的泛函是不变泛函  
．
能提取不同版本相同图像的高不变性特征 虽然已经  
，
、
或敏感泛函 则得到的特征能具有旋转 缩放及平移不  
变的特性［2］ 文献  
给出了不变泛函和敏感泛函的  
，
有众多研究者对迹变换进行了大量的研究 但大部分  
．
，
［2，3］  
是对迹变换的应用研究 而对算法本身的研究工作主  
，
，
定义 构建不变特征的条件 同时给出参数的变化规则  
．
及泛函选取的方法 利用迹变换提取图像三重特征的  
，
要集中在迹变换泛函的组合优选 或是分析研究不同  
，
泛函的旋转不变性及尺度缩放敏感性方面 很少有对  
( 1)  
．
过程可用式  
表示  
，
迹线的研究以适用于不同的几何纹理图像 如含圆形  
．
( I) = ( P( T( I( ，，t) ) ) )  
( 1)  
φ ρ 表示在图 定义的参数系上  
t、、  
∏
Φ
φ ρ  
或弧线形纹理的图像  
I
其中 表示图像  
，I( ，，t)  
1
为了获得一种对图像中含圆形或弧线形纹理更敏  
，T、P、  
Φ 分别表示定义在参数 ρ  上的  
图像的投影  
．
，
———  
感的不变纹理特征 本文提出一种改进的迹变换  
泛函  
( Circular Trace Transform，CTT) ，  
并使用  
． CTT  
CTT  
圆迹变换  
2. 2  
迹变换特征分析  
由于迹变换使用迹线扫描整幅图像 它能提取图  
进行图像特征提取  
将传统迹变换的迹线改成了圆  
，
，
，
迹 将图像空间变换到四维的圆迹空间 并在三重泛函  
，
像的直线形特征 对含直线形纹理的图像具有优良的  
，
前增加了圆迹线泛函 将圆迹线上泛函的结果投影到  
．
，
辨识能力 对于含圆形或弧线形的纹理图像 圆或弧线  
，
．
传统迹变换的迹线上 即可还原到传统的三维迹空间  
，
上的像素点不能被迹线完全或较多数捕获 由此得到  
，
圆迹线泛函不同能获得不同的圆迹变换结果 不同的  
．
，
的泛函结果不能明显反映此类几何纹理的特点 因而  
．
泛函组合能获得具有不同图像性质的圆迹变换特征  
利用迹变换提取的特征对此类纹理图像的适用性较弱  
CTT  
、
提取的纹理特征对于含圆形 弧线形纹理的  
使用  
为直观呈现迹变换提取的三重特征对含圆或弧线  
，
图像具有更好的分辨能力 特别在训练样本较少的情  
，
Circles  
Lines  
形纹理的辨识能力 选择典型的  
及
2
为实验  
，
．
况下 相比迹变换其识别能力有明显提升  
，
RST  
，
．
2
对比用图像 并对其进行  
变化 如图 所示 设置  
，
组不同的复合泛函组合构建不变三重特征 利用迹变  
2
迹变换及三重特征  
2
，
换对图 中每张图像提取三重特征 获得的特征值分别  
2. 1  
基于迹变换的三重特征提取  
TF1、TF2.  
1
． TF1  
记为  
表
为部分不变泛函示例  
特征选  
迹变换是一种通过图像重建和泛函作用提取图像  
Radon ． Radon  
IF  
T
，IF  
P
，
= IF /IF  
1
择
函
为
泛函  
T
为
泛函 Ξ  
为 Φ 泛  
1
2
1
4
，
不变特征的方法 它是  
变换的泛化  
变换  
． TF2  
P
TF1  
，
相同 Ξ  
=
特征的 泛函和 泛函选择与  
2

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