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1、采用组合式形状特征检索傅里叶 王斌 重点实验室的电子商务、南京财经大学、南京 210046、公关 学校的生物科学和生物医学工程、东南大学、南京 210096、公关 历史条 : 收到 2010 年 10 月 23日 3月 20 日收到 2011 年修订后的形式 接受 2011 年 3 月 22 日 在网上 2011 年四月六日 关键词 : 形状签名 周边区域功能 傅里叶描述符 形状检索 Centroid-distance 签名是一种经典的形状签名是用来辅助傅里叶描述符的数目。它有能力强的特点捕捉全球的形状。然而 ,它的能力当地的形状特徵描述很差。为克服 这一缺陷 ,提出了一种新颖的形状签名、周长

2、区域功能 (sact),提出了建议。地方 sact 最大值的三角形的形状边界。因此它能很好的捕捉当地复杂几何边界的信息。傅里叶特点推导从该 sact 结合来源于传统的质心距离的签名形状的检索。该混合算法 ,提出了一种精确形状方案更适合形状比传统的傅里叶描述符的检索。该方法通过对标准 MPEG-7形状数据库 ,该数据库使用了标准的叶型绩效评价方案。所有的实验结果表明 ,文中提出的方法比现有的傅里叶描述符和小波傅里叶描述符。 2011 出版社。保留所有权利。 1.介绍 摘要针对日益增长的数量 图像数据的存在生成的每一天 ,基于内容的图像检索(CBIR)是吸引人越来越多的研究关注在该地区的模式识别和

3、计算机视觉等。比起其他的特点 ,喜欢的颜色和纹理、形状的语义内容的描述一个图像更有效地为用户提供有价值的线索来了类似的目标识别的 1。因此 ,在研究时的模样检索 ,主要利用物体的形状特徵进行检索的任务 ,仍然是一个关键问题。在 CBIR 这关键的问题是如何有效地检索形状描述形状。很好的形状描述符应具有以下特点 :(1)紧凑 ;(2)相似 ,变换不变性 (如下。旋转、缩放和平移 )的图像 ;(3)计算简单 ;(4)充分的信息内容来 解决不同图像 ;(5)对噪声的鲁棒性 2。具有上述特性 3。在该方案中 ,二维几何边界是第一所代表的一维特征函数 ,这种被称为形状签名。一个离散傅里叶变换即可用于签名

4、及由此产生的 todescribe 利用形状系数。更好的性能 ,验证了 FDs 集团其他形状描述符 ,Kauppinen 丁晓萍。 4比较 FDs 自回归模型的形态分类 ,Mehtre5丁晓萍。 FDs 供应链编码相比 ,不同的时刻 67,8形状检索 ,张丁晓萍。 9比较 FDs 与曲率 scale-space(CSS)表示 10所选定的MPEG-7 标准化。这些研 究表明 :FDs 集团优于市场另一个比较形状描述符。从句子生成 FDs集团过程中 ,我们可以看到 ,指 FDs集团类的方法 ,没有任何一个 ,因为轮廓形状代表签名不同形状。此外 ,导出 FDs 集团从不同的签名可能显著不同的歧视能

5、力的形状匹配检索。最常用的在许多应用领域形状签名是累积的角功能(CAF),质心距离 (CD),复杂的坐标 (CC)和曲率签名 (CS)11。张丁晓萍。 12比较利用 FDs 场模拟不同形状检索方法源自这些形状签名 ,并声称 FDs 集团来自 CD达到最佳检索性能。尽管最近的研究表明 ,12FDs 集团来自质心距离比 其他形状标记的形状检索 ,他们还具有一些缺点限制了检索性能。这张 CD 的特点提取签名是遥远的边界点的质心位置吗形状。这种特征能很好的捕捉的内在信息 12的形状 ,但是它缺乏能力的表征局部边界信息 ,如凸和凹性能这是一个同等重要组成部分的形状。我们想通过一个例子 (见图 1),来说

6、明这个事实 ,在 curveis 的部分边界和 O形质心和它的形状边界。从图 1 中我们可以看到 ,局部边界性质 pk点和晚上有明显差异 ,一个是凸和其他凹。然而 ,他们的质心距离 ,罗伯特 -库比卡和室 ,都是一样的。很明显 ,质心距离不能描述特征凹、凸性质的形状边界 。最近 ,张丁晓萍。 12提出了一个新颖的造型签名 ,称为区域功能 (AF),应用该地区所形成的三角型的两个边界点和质心的形状、衍生 FDs 集团。既然一个顶点的三角形位于质心的形状 ,形成的面积还不敏感 ,在当地的轻微的改动边界 ,具有相同的限制张 CD。 12丁晓萍。报道称其检索性能对比与 CD。相对于 CD 和房颤、曲率

7、签名 (CS)特征有一个较强的反映能力的局部属性的形状边界。但是很难准确地计算曲率每一个边界点因为边界存在于数字曲线形式并不是连续的。在本篇论文中 ,我们设计出一种更有效的傅立叶描述子形状的检索。我们工作的主 要贡献如下 :(1)一个新颖的造型签名、周长的区域功能 (sact)方法 FDs 集团推导。皇家有较强的能力反映了局部边界信息 ,包括凸、凹几何边界的性质 ;(2)相结合的混合方案傅里叶特征与来自皇家的来自提出了形状 CD 检索。该混合方案提出了一个精确的形状、更适合的形状检索比传统的傅里叶描述符。其有效性被证实在常用数据库和 MPEG-7形状该叶型数据库使用了标准的性能评价方案。其余的

8、文章是有组织的如下。在第二章 ,我们提出周边区域功能 (sact)。联合傅立叶特点是派生的第 3节。在第四部分的不同措施界定。第五部分提出了该系统 的实验结果。第六节给我们的结论。 2.周边区域功能 (sact) 在这一节中 ,我们提出一个新颖的造型 signature-perimeter 区域功能 (sact)。一个形状边界可表示为一个序列分 Pk =(xk,yk),k = 0、 1、 2、 ,N1,而产生逆时针边界追踪 ,以一个恒定的速度 ,在那里 xk 和 yk 点的坐标是 Pk,并为起点 ,Nis 边界点的数量。由于几何边界之前 ,我们有 PN + k = Pk。坐标点 O 形的形状

9、xc给予 = 1 NN 1k = 0xk 和 yc = 1 NN 1k = 0yk。该算法推理认为随之 而来。每增加一分形边界 Pk,就算了质心距离rk=ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffixkyc2 xc2 + yk 问。逆时针追踪边界 ,找到一个邻居点 Pk(1)在边界上的一般的这样弧长从 Pk 进行 Pk(1)沿逆时针方向是相等的对 rk / 2。同样

10、 ,沿顺时针方向 ,找到 另一个邻居点 Pk(2)Pk(参见图 2。为便于 Pk(1),由于形状边界是一个数字曲线 ,它将会放置在直线段连接两个相邻点 (想他们是 Pj,Pj + 1我不喜欢它的形状边界。如果 Pk(1)= Pj + 1,然后让 Pk的坐标 (1)xk(1)+ 1 = xj和 yk(1)= yj + 1,否则 ,就算 Pk的坐标 (1)x1k = xj + xj+11 + and y1k = yj + yj+11 + , 可通过下面的短语 :(1)秒 = ji=1ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffif

11、fiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffixi xi + 12 + yi yi + 12q;(ii) l = ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi

12、ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffixjxj + 1_ _2 + yjyj + 1_ _2q; (iii) = lsrk = 2srk = 2 . 利用同样的方法 ,我们可以通过坐标 xk(二 )、 yk(2)在点 Pk(2)。签名区域的三角形 ,由分 Pk (1),Pk 和 Pk(2),被计算为 通过 以上的程序 ,一个序列的地区。签署 Skk = 0、 1、 2、 1 N获得这个顺序可作为一种小说的区域功能 (sact)和数字形式。不同于该地区提出了功能 (AF)由张丁晓萍。 12,皇家最大值的地方三角形的几何边界和地区值会消极的。因此 ,可以捕捉

13、到更多的精细sact 局部边界信息比房颤。在图 2,面积值点 Pk 明显不同 ,在下午点 ,一是积极的其他的都是负面的。图 2显示了凸、凹的财产皇家能够精确的特点。 3.推导的特点 结合傅里叶在之前的章节 ,质心距离序列 r0、 r1、 ,氡气 1和一个序列的盲签名地区 ,s1、 、锡 1 已经产生。他们是翻译和旋转不变 ,但依赖在规模。摘要为了实现规模不变性 ,我们用马克斯 r0、 r1、 氡气 1 和马克斯 | | | | s1,s0,|锡 1 | 分别以规范。 图 2。插图的产生及其所提出的皇家能力强当地的形状描述边界特征。 b .王 /光学通讯 284(2011)3504 - 3508

14、 图 3。 MPEG-7数据库包含 70 个类别形状各有 20形状在接受上述规范过程、离散傅里叶变换 ,给出了两个序列 ak =分别。现在 ,我们得到的傅立叶系数两套 a0,a1,一个 1 和 均值、b1、 ,美元 1 。自从原来的序列 r0、 r1、 、氡气 1 和 s0,s1、 、锡 已归一化是 1不变规模变换 ,得到的 ak 与 bk有傅里叶系数相同的属性。然而 ,依靠原序列的选择新起点形状边界 ,并将新起点改变阶段的傅立叶系数。因此 ,要实现不变性的改变的出发点 ,我们只使用大小这个系数。最后 ,我们获得两套不变傅里叶特点 : 0,1, , N1 and 0, 1, N1, where

15、 k=|ak| andk=|bk|, k=0,1, ,N1.正如我们所知道的很好的形状描述符适合形状检索应包含足够的形状信息。仅利 用傅里叶来源于质心距离特征签名或只使用那些来自周边区域功能提出了不可提供足够的形状信息检索。形状因此 ,存在的检索性能 ,我们把它们提供一个更准确的形状。另一方面 ,身材很好描述符也应该尽可能紧凑和噪声的鲁棒性。因此 ,我们选择低频特征 0,1, , M1, 0, 1, , M1,where MbN 4.不同测量 在这里 ,我们使用了傅里叶特征相结合的措施在不同的两种形式。假设结合傅里叶特色的塑造一个查询 0A, 1A, M1A , 0A, 1A, M1A 和那些

16、为目标形状 B 0 B , 1B,M1B , 0B, 1 B , M1B .这它们之间距离定义为上述定义不同测量距离之间塑造一个和形状 B,距离值越小 ,越类似的两种形式。 5.实验测试和结果 在我们的试验中 ,我们用下面的数据库来评估了该方法的有效性。CE-Shape-1MPEG-7数据库 13:包含 1400 个形状被分成 70 个类别 20形状每个(图中吗图 3)。这个数据库是一种常用的测试方法不同各种形状描述符。 叶型数据库 :包括 1080 个 90 种植物的叶子每 12 个样品 (如图 4)。这是我们从数据 建立这个真实的世界。两项措施被 送往的性能进行评估不同的方法对图像检索。一

17、是对精度和召回 12。精密 P 被定义为 P = r / n 回忆 R 被定义为 R = R / m,n是哪里的总量检索形状 ,r是有关形状的数量 ,即真正相似对查询检索在 n形形状和 m 是总数不少有关形状在整个数据库。精度的措施检索的准确性和速度回忆和回忆措施水印鲁棒性的检索。必须指出的是现在每形状在数据库中被作为一个查询、精密的价值具体的召回是精确值的平均值的所有疑问。另一种衡量检索精度是 14。在这一措施 ,每一个形状在数据库中被用来作为查询和配上各种不同的形状在数据库中 (包括自 己 )。类似的形状的总数 (这属于同一类 ) ,询问在前 2比赛算是 T,在 M是大量的形状的表现 (六

18、 )第 (M = 20 MPEG-7 数据库和 M = 12叶数据库 )。自从最大数量的比赛 ,对于每个询问正确是 M,总最大数量的比赛是N 正确 M,N 是哪里有各种不同的形状的数量在数据库中。检索精度然后定义为T /(N) 。我们比较下列算法利用上述测试数据库 :三广泛应用 FDs 集团来自质心距离 (CD),曲率签名 (CS)和复杂的坐标 (CC),分别为。 FDs 集团来自 (AF)提出的区域功能由张丁晓萍。 12该方法为 :FDs 来自皇家 和联合 FDs 集团来自皇家 + CD。傅立叶描述子 波 (WFD)15、 16)。傅里叶的数量特征 ,每个 FD 用于实验是设置在 32。提出

19、了总人数的总和傅里叶变换特性也设置在 32;即傅里叶数功能 ,为了解和 CD都设置在 16 岁。对小波傅里叶描述符 (WFD),16,我们使用Mexican-hat 小波函数订单两个实验。规模设置设置在 10、 20、 30 ,和数字每一尺度的特点设置在 12 岁。所以总数 WFD 的特点 ,实验中使用 36。 检索准 率的方法 onMPEG-7七竞争数据库和叶型数据库表中所列 1 和 2,分别。从表格 1和2,我们 可以看到 ,在所有的竞争方法 ,我们的方法实现最佳的成绩在 MPEG-7 是否数据库或在叶片上的数据库。值得注意的是 ,检索结合的准确性提出了傅里叶特征 (sact +光盘 )在

20、 CD比高 10%,验证了傅立叶描述子最受青睐的 FD 形状检索由张丁晓萍。 12。无花果。 5、 6 precision-recall 阴谋说明 ,每个竞争的方法是为一条曲线 ,为 MPEG-7数据库数据库和叶型 ,分别。从 precision-recall情节 ,我们可以看出 ,在所有参赛的方法 ,我们的方法有吗在每个回忆精度最高价值。例如 ,当回忆的价值达到 50%,该方 法精确值 sact + CD 在 MPEG-7数据库为 13.44%,高于传统方法 CD 和树叶上精度值数据库的方法方法光盘达到 18.78% + sact 较CD。所有的实验结果表明 ,所提出的方法能够显著提高性能比

21、所有其他竞争的方法和非常激动人心适合形状检索。 6。结论一种新颖的形状 ,傅里叶变换相结合的特点来自周边区域功能提出了与传统签名质心距离 ,介绍形状检索。这个组合方案能准确地捕捉当地和全球形状和特征非常适合于形状检索。这实验结果MPEG-7 形状数据库和提出建议叶型数据库方法优于表明我们先进的傅里叶描述符和小波傅里叶描 述符。确认这项工作是由自然科学基金江苏省 (批准号 :)资助的课题。 BK2009348 和 BK2009349)和一个项目由江苏现代服务机构 (PMS)。参考s . Berretti1,公元胸大无脑的女孩 ,p .限制移动速度 ,国立台湾科技大学硕士论文。多媒体 2(4)(2

22、000)225。 2.金 ,金 ,信号处理中的应用。 -Image 低温物理学报 ,16(1)(2000)87。 3巴 i期 ,页 - Ciaccia,m .髌骨 ,国立台湾科技大学硕士论文。模式肛门。马赫原理。智能 27(1)。 (2005)142。 4. Kauppinen 雷廷武 ,Seppanen,m . Pietikainen,国立台湾科技大学硕士论文。模式肛门。马赫原理。智能。 17(2)(1995)201。 B.M. Mehtre5,硕士 Kankanhalli,别李 ,步的过程。 (3)管理 ,33(1997)319。 6h 弗里曼、 L.S.戴维斯 ,国立台湾科技大学硕士论文

23、。计算。 26(1977)297。 7M.K.胡锦涛式愤怒信息理论 8(1962)179。答 :Khotanzad8,香港到位 ,国立台湾科技大学硕士论文。模式肛门。马赫原理。智能。 12(5)(1990)489。 9地位张 G.J.陆 ,秒。低温物理学报 。形象代表。14(2003)41。 10Mokhtarian f,a . Mackworth,国立台湾科技大学硕士论文。模式肛门。马赫原理。智能。 14(8)(1992)789。医学 Mahoor11,m . Abdel-Mottaleb、模式 Recognit。 38(4)(2005)577。 12张地位 ,G.J.陆 ,形象。23秒。第一版 (1)(2005)33。 13Latecki L.J. Lakamper,美国 Eckhardt,陈鹰。 IEEE 黏性计算机视觉与模式识别 ,2000,p。 424。 14蔡雯君徐、梁琪刘、x.o。唐 ,国立台湾科技大学硕士论文。模式肛门。马赫原理。智能。31(1)(2009)180。我 Kunttu15,Lepisto , Rauhamaa 胡逸舟、签证、模式Recognit。学报。 27(2006)123。 16R.B.雅达夫、 N.K. Nishchal,盖茨的笈多时期 ,Rastogi V.K.,选择。激光英格。 45(2007)695。