專利名稱：用于分析數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分析數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)的方法，特別涉及一種使用紋理結(jié)構(gòu)描述符分析數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)的方法。本申請要求1999年10月1日申請的、標(biāo)題為“靜止圖像紋理結(jié)構(gòu)的分析方法”，臨時(shí)申請序號No.60/157,077的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
圖1示出一種常規(guī)的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法。參照圖1，通過執(zhí)行一個(gè)預(yù)定濾波方法得到濾波圖像，并且將濾波圖像的像素值的平均值和方差用作圖像的紋理結(jié)構(gòu)描述符。該紋理結(jié)構(gòu)描述符表示圖像紋理結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果。
然而，根據(jù)常規(guī)的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，在一個(gè)圖像相對另一個(gè)圖像旋轉(zhuǎn)、放大或縮小的情況下，即使當(dāng)圖像的紋理結(jié)構(gòu)與另一個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)類似時(shí)，分析兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)的結(jié)果也不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種更為準(zhǔn)確地分析和比較圖像紋理結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法。
本發(fā)明的第二目的是提供一種計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該介質(zhì)用于存儲(chǔ)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一目的的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的程序碼。
本發(fā)明的第三目的是提供一種用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一目的的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置。
本發(fā)明的第四目的是提供一種用于使用實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一目的的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法所指出的紋理結(jié)構(gòu)描述符查找一個(gè)圖像的數(shù)字圖像查找方法。
本發(fā)明的第五目的是提供一種用于準(zhǔn)確分析兩個(gè)圖像紋理結(jié)構(gòu)的相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法。
本發(fā)明的第六目的是提供一種計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該介質(zhì)用于存儲(chǔ)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第五目的的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的程序碼。
本發(fā)明的第七目的是提供一種用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第五目的的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置。
本發(fā)明的第八目的是提供一種用于即使當(dāng)一個(gè)圖像相對另一個(gè)圖像旋轉(zhuǎn)時(shí)更為準(zhǔn)確地分析兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)是相似的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法。
本發(fā)明的第九目的是提供一種計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該介質(zhì)用于存儲(chǔ)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第八目的的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的程序碼。
本發(fā)明的第十目的是提供一種用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第八目的的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置。
本發(fā)明的第十一目的是提供一種用于即使當(dāng)一個(gè)圖像相對另一個(gè)圖像放大或縮小時(shí)也能準(zhǔn)確地分析兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)是相似的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法。
本發(fā)明的第十二目的是提供一種計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該介質(zhì)用于存儲(chǔ)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第十一目的的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的程序碼。
本發(fā)明的第十三目的是提供一種用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第十一目的的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置。
本發(fā)明的第十四目的是提供一種用于即使當(dāng)一個(gè)圖像相對另一個(gè)圖像旋轉(zhuǎn)、放大或縮小時(shí)更為準(zhǔn)確地分析兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)是相似的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法。
因此，為實(shí)現(xiàn)第一目的，提供一種包括獲得紋理結(jié)構(gòu)描述符步驟的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該紋理結(jié)構(gòu)描述符包括作為一個(gè)紋理結(jié)構(gòu)特征的原始圖像的像素平均值。
這里，紋理結(jié)構(gòu)特征可以進(jìn)一步包括原始圖像的像素值的方差。
此外，數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法包括獲得紋理結(jié)構(gòu)描述符的步驟，該紋理結(jié)構(gòu)描述符包括作為一個(gè)紋理結(jié)構(gòu)特征的原始圖像的像素值的方差。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括步驟(a)獲得原始圖像像素值的平均值(μ0)和方差(σ0)，(b)通過使用預(yù)定濾波器濾波原始圖像得到m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度(scale)之一和n個(gè)定向(orientation)之一的唯一組合，其中m和n為預(yù)定的正整數(shù)，(c)計(jì)算各個(gè)濾波圖像的平均值(μ11，μ21，...，μmn)和方差(σ11，σ21，...，σmn)，和(d)獲得具有在步驟(a)得到的原始圖像的像素值的平均值(μ0)和方差(σ0)以及在步驟(c)得到的各個(gè)濾波圖像的平均值(μ11，μ21，...，μmn)和方差(σ11，σ21，...，σmn)的紋理結(jié)構(gòu)描述符作為紋理結(jié)構(gòu)特征。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，提供一個(gè)用于存儲(chǔ)執(zhí)行數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的程序碼的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該方法包括步驟(a)獲得原始圖像像素值的平均值(μ0)和方差(σ0)，(b)通過使用預(yù)定濾波器濾波原始圖像得到m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，其中m和n為預(yù)定的正整數(shù)，(c)計(jì)算各個(gè)濾波圖像的平均值(μ11，μ21，...，μmn)和方差(σ11，σ21，...，σmn)，和(d)獲得具有在步驟(a)得到的原始圖像的像素值的平均值(μ0)和方差(σ0)以及在步驟(c)得到的各個(gè)濾波圖像的平均值(μ11，μ21，...，μmn)和方差(σ11，σ21，...，σmn)的紋理結(jié)構(gòu)描述符作為紋理結(jié)構(gòu)特征。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第三目的，提供一個(gè)數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置，包括一個(gè)用于計(jì)算原始圖像像素值的平均值和方差的平均值/方差計(jì)算單元，以及一個(gè)用于將平均值和方差設(shè)定為紋理結(jié)構(gòu)描述符的紋理結(jié)構(gòu)描述符設(shè)定單元。
此外，該裝置還包括一個(gè)用于使用預(yù)定的濾波器濾波原始圖像以得到m×n個(gè)濾波圖像的濾波單元，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，其中m和n為預(yù)定的正整數(shù)，其中平均值/方差計(jì)算單元獲得原始圖像像素值的平均值(μ0)和方差(σ0)以及各個(gè)濾波圖像的平均值(μ11，μ21，...，μmn)和方差(σ11，σ21，...，σmn)，以及其中紋理結(jié)構(gòu)描述符設(shè)定單元獲得具有原始圖像的像素值的平均值(μ0)和方差(σ0)和各個(gè)濾波圖像的平均值(μ11，μ21，...，μmn)和方差(σ11，σ21，...，σmn)的紋理結(jié)構(gòu)描述符作為紋理結(jié)構(gòu)特征。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第四目的，提供一種數(shù)字圖像查找方法，該方法包括使用具有原始圖像的平均值和方差作為紋理結(jié)構(gòu)特征的一個(gè)紋理結(jié)構(gòu)描述符查找一個(gè)具有與查詢圖像類似的紋理結(jié)構(gòu)的圖像的步驟。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第五目的，提供一個(gè)用于通過得到兩個(gè)圖像之間的匹配度量(matching metric)評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括計(jì)算包含兩個(gè)任意數(shù)字圖像的像素值的平均值之間的絕對差值的匹配度量的步驟。
此外，匹配度量還包括原始圖像的像素值的方差之間的絕對差值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于通過得到兩個(gè)圖像之間的匹配度量評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括計(jì)算包括兩個(gè)任意數(shù)字圖像的像素值的方差之間的絕對差值的匹配度量的步驟。
作為一種替換，該數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法還包括步驟(a)使用預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，其中每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)，和(b)計(jì)算由d(i,j)=Σm,ndm,n(i,j)+b]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>dm,n(i,j)=|μm,n(i)-μm,n(j)jα(μm,n)|+|σm,n(i)-σm,n(j)α(σm,n)|,]]>以及α()是預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第六目的，提供一個(gè)用于存儲(chǔ)執(zhí)行數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的程序碼的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該方法用于通過得到兩個(gè)圖像之間的匹配度量評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性，包括步驟(a)使用預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，其中每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)，和(b)計(jì)算由d(i,j)=Σm,ndm,n(i,j)+b]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>dm,n(i,j)=|μm,n(i)-μm,n(j)jα(μm,n)|+|σm,n(i)-σm,n(j)α(σm,n)|,]]>以及α()是預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第七目的，提供一種數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置，該裝置用于通過得到兩個(gè)圖像之間的匹配度量評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性，該裝置包括一個(gè)濾波單元，用于使用預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，其中每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)，和一個(gè)匹配度量計(jì)算單元，用于計(jì)算由d(i,j)=Σm,ndm,n(i,j)+b]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>dm,n(i,j)=|μm,n(i)-μm,n(j)jα(μm,n)|+|σm,n(i)-σm,n(j)α(σm,n)|,]]>以及α()是預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第八目的，提供一種用于通過得到兩個(gè)圖像之間的匹配度量評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括步驟(a)使用具有不同定向系數(shù)的預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，和(b)通過計(jì)算關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器不同的定向系數(shù)的濾波器濾波的圖像的像素值的平均值之間的絕對差值的和的最小值獲得一個(gè)匹配度量。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，提供一種用于通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量來評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)的相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括步驟(a)使用具有不同定向系數(shù)的預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，和(b)通過計(jì)算關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器不同的定向系數(shù)的濾波器濾波的圖像的像素值的方差之間的絕對差值的和的最小值獲得一個(gè)匹配度量。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第九目的，提供一種用于存儲(chǔ)執(zhí)行數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的程序碼的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該方法用于通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量來評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)的相似性，該方法包括步驟(a)使用預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)，和(b)計(jì)算由dm,n(i,j)=min1≤t≤k[Σm,n(|μm,n(i)α(μm,n)-μm,n⊕t(j)α(μm,n)|+|σm,n(i)α(σm,n)-σm,n⊕t(j)α(σm,n)|)]]]>定義的關(guān)于m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差μ和σ，K是表示要考慮的定向數(shù)的預(yù)定的正整數(shù)，表示取模移位函數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第十目的，提供一種用于通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量來評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)的相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置，該裝置包括一個(gè)濾波單元，用于使用預(yù)定濾波器濾波原始圖像獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)，和一個(gè)匹配度量計(jì)算單元，用于計(jì)算由dm,n(i,j)=min1≤t≤k[Σm,n(|μm,n(i)α(μm,n)-μm,n⊕t(j)α(μm,n)|+|σm,n(i)α(σm,n)-σm,n⊕t(j)α(σm,n)|)]+b]]>定義的關(guān)于m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，K是表示要考慮的定向數(shù)的預(yù)定正整數(shù)，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>表示取模移位函數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第十一目的，提供一種用于通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量來評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)的相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括步驟(a)使用具有不同定向系數(shù)的預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的濾波圖像，和(b)通過計(jì)算關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波任意圖像的濾波器不同的定向系數(shù)的濾波器濾波的圖像的像素值的平均值之間的絕對差值的和的最小值獲得一個(gè)匹配度量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量來評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)的相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括步驟(a)使用具有不同定向系數(shù)的預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的濾波圖像，和(b)通過計(jì)算關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波任意圖像的濾波器不同的定向系數(shù)的濾波器濾波的圖像的像素值的方差之間的絕對差值的和的最小值獲得一個(gè)匹配度量。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第十二目的，提供一種用于存儲(chǔ)執(zhí)行通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量來評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)的相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的程序碼的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該方法包括步驟(a)使用預(yù)定濾波器濾波原始圖像獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)，和(b)計(jì)算由
d(i,j)=minp=0.1q=0.1[ΣmS-1Σn(|μm+p,niα(μm+p,n)-μm+q,njα(μm+q,n)|+|σm+p,niα(σm+p,n)-σm+q,njα(σm+q,n)|)]]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差μ和σ，S是表示要考慮的比例系數(shù)的數(shù)目的預(yù)定正整數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第十三目的，提供一種用于通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量來評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)的相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置，該裝置包括一個(gè)濾波單元，用于使用預(yù)定濾波器濾波原始圖像獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)，和一個(gè)匹配度量計(jì)算單元，用于計(jì)算由d(i,j)=minp=0.1q=0.1[ΣmS-1Σn(|μm+p,niα(μm+p,n)-μm+q,njα(μm+q,n)|+|σm+p,niα(σm+p,n)-σm+q,njα(σm+q,n)|)]]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差μ和σ，S是表示要考慮的比例系數(shù)的數(shù)目的預(yù)定正整數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第十四目的，提供一種用于通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量來評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)的相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括步驟(a)使用具有不同定向系數(shù)和比例系數(shù)的預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的濾波圖像，和(b)通過計(jì)算關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波任意圖像的濾波器不同的定向和比例系數(shù)的濾波器濾波的圖像的像素值的平均值和方差之間的絕對差值的和的最小值獲得一個(gè)匹配度量。


通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例本發(fā)明的上面目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見，其中圖1示出一個(gè)常規(guī)的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置的方框圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的主要步驟的流程圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置的方框圖；和圖5到7是表示由圖4所示裝置執(zhí)行的根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的主要步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置的方框圖，圖3是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的主要步驟的流程圖。下面將偶爾涉及圖3。
首先，參照圖2，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置包括第一平均值/方差計(jì)算單元202，濾波單元204，第二平均值/方差計(jì)算單元206和紋理結(jié)構(gòu)描述符設(shè)定單元208。
現(xiàn)在描述數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置的操作。
第一平均值/方差計(jì)算單元202計(jì)算原始圖像像素值的平均值和方差μ0和σ0(步驟302)。接著濾波單元204使用Garbor濾波器得到m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合(m和n是預(yù)定的正整數(shù))(步驟304)。然后，第二平均值/方差計(jì)算單元206計(jì)算各個(gè)濾波圖像的平均值和方差μ11，σ11，μ21，σ21，...，μmn，σmn(步驟306)。
現(xiàn)在，紋理結(jié)構(gòu)描述符設(shè)定單元208得到{μ0σ0μ11σ11μ21σ21...μmnσmn}形式的紋理結(jié)構(gòu)描述符，包括步驟302得到的原始圖像的像素值的平均值和方差μ0和σ0，以及步驟306得到的各個(gè)濾波圖像的平均值和方差μ11，σ11，μ21，σ21，...，μmn，σmn(步驟308)。
紋理結(jié)構(gòu)描述符用于索引圖像。索引圖像形成一個(gè)圖像數(shù)據(jù)庫。如果圖像數(shù)據(jù)庫由兩個(gè)索引圖像組成，則可以查找具有與查詢圖像的紋理結(jié)構(gòu)描述符類似的紋理結(jié)構(gòu)描述符的圖像。特別是，根據(jù)本發(fā)明的分析方法使用具有原始圖像像素值的平均值和方差的紋理結(jié)構(gòu)描述符作為紋理結(jié)構(gòu)特征來查找一個(gè)與查詢圖像類似的圖像，就可以執(zhí)行模擬。該模擬結(jié)果表明提高了查找效率。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置的方框圖，以及圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的主要步驟的流程圖。下面將偶然涉及圖5。
參照圖4，根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置包括濾波單元402和匹配度量計(jì)算單元404。
現(xiàn)在將描述該數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置的操作。
濾波單元402使用Garbor濾波器得到關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合(m和n是預(yù)定的正整數(shù))(步驟502)。
匹配度量計(jì)算單元404計(jì)算由d(i,j)=Σm,ndm,n(i,j)+b]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>以及dm,n(i,j)=|μm,n(i)-μm,n(j)jα(μm,n)|+|σm,n(i)-σm,n(j)α(σm,n)|,]]>(步驟504)。這里α()表示用于規(guī)格化各個(gè)特征分量的定標(biāo)函數(shù)。這樣，α(μm，n)和α(σm，n)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫上的描述符的各個(gè)特征分量的定標(biāo)平均值和方差。計(jì)算的匹配度量表示兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征之間的差。換言之，如果計(jì)算的匹配度量值較小，則兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)被確定為相互類似。
根據(jù)上述的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，可以通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量確定兩個(gè)任意數(shù)字圖像之間的相似性。此外，使用圖像的紋理結(jié)構(gòu)特性可以將數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法用于查找一個(gè)圖像。
圖6是表示由圖4所示的裝置所執(zhí)行的根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的主要步驟的流程圖。
在該實(shí)施例，濾波單元402使用預(yù)定濾波器濾波原始圖像得到關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合(m和n是預(yù)定的正整數(shù))(步驟602)。
下面，匹配度量計(jì)算單元404計(jì)算由dm,n(i,j)=min1≤t≤k[Σm,n(|μm,n(i)α(μm,n)-μm,n⊕t(j)α(μm,n)|+|σm,n(i)α(σm,n)-σm,n⊕t(j)α(σm,n)|)]+b]]>定義的關(guān)于m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，K是表示要考慮的定向數(shù)的預(yù)定正整數(shù)，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>表示取模移位函數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)(步驟604)。計(jì)算的匹配度量表示兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征之間的差。換言之，如果計(jì)算的匹配度量值較小，則兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)被確定為相互類似。特別是，只有當(dāng)兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征相似并且一個(gè)圖像相對于另一個(gè)圖像旋轉(zhuǎn)時(shí)，這樣計(jì)算的匹配度量允許準(zhǔn)確的分析，即，確定兩個(gè)圖像具有類似的紋理結(jié)構(gòu)特征。換言之，與常規(guī)的分析方法不同，即使當(dāng)一個(gè)圖像僅相對另一個(gè)圖像旋轉(zhuǎn)時(shí)，也確定兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征相互類似。根據(jù)上述數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，可以通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量確定兩個(gè)任意數(shù)字圖像之間的相似性。此外，使用圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征可以將數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法用于查找圖像。
在上述實(shí)施例，已經(jīng)描述了通過計(jì)算像素值的平均值內(nèi)的絕對差值的和以及像素值的方差之間的絕對差值的和，以及計(jì)算所計(jì)算的和的增加值的最小值，獲得關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器的定向系數(shù)不同的定向系數(shù)的Garbor濾波器濾波的圖像的匹配度量。
然而，還可以通過計(jì)算像素值平均值的絕對差值的和的最小值獲得關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器的定向系數(shù)不同的定向系數(shù)的Garbor濾波器濾波的圖像的匹配度量。作為一種替換，還可以通過計(jì)算像素值方差之間的絕對差值的和的最小值獲得關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器的定向系數(shù)不同的定向系數(shù)的Garbor濾波器濾波的圖像的匹配度量。
圖7是表示由圖4所示的裝置所執(zhí)行的根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的主要步驟的流程圖。
在該實(shí)施例，濾波單元402使用Garbor濾波器得到關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合(m和n是預(yù)定的正整數(shù))(步驟702)。
下面，匹配度量計(jì)算單元404計(jì)算由d(i,j)=minp=0.1q=0.1[ΣmS-1Σn(|μm+p,niα(μm+p,n)-μm+q,njα(μm+q,n)|+|σm+p,niα(σm+p,n)-σm+q,njα(σm+q,n)|)]+b]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>S是表示要考慮的比例系數(shù)的數(shù)目的預(yù)定的正整數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。計(jì)算的匹配度量表示兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征之間的差。換言之，如果計(jì)算的匹配度量值較小，則兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)被確定為相互類似。特別是，只有當(dāng)兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征相似并且一個(gè)圖像相對于另一個(gè)圖像放大或縮小時(shí)，這樣計(jì)算的匹配度量允許準(zhǔn)確的分析，即，確定兩個(gè)圖像具有類似的紋理結(jié)構(gòu)特征。換言之，與常規(guī)的分析方法不同，即使當(dāng)一個(gè)圖像相對另一個(gè)圖像放大或縮小時(shí)，也能確定兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征相互類似。根據(jù)上述數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，可以通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量確定兩個(gè)任意數(shù)字圖像之間的相似性。此外，使用圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征可以將數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法用于查找圖像。
在上述實(shí)施例，已經(jīng)描述了通過計(jì)算像素值的平均值內(nèi)的絕對差值的和以及像素值的方差之間的絕對差值的和，以及計(jì)算所計(jì)算的和的增加值的最小值，獲得關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器的比例系數(shù)不同的比例系數(shù)的Garbor濾波器濾波的圖像的匹配度量。
還可以通過計(jì)算像素值平均值的絕對差值的和的最小值獲得關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器的比例系數(shù)不同的定向系數(shù)的Garbor濾波器濾波的圖像的匹配度量。作為一種替換，還可以通過計(jì)算像素值方差之間的絕對差值的和的最小值獲得關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器的定向系數(shù)不同的定向系數(shù)的Garbor濾波器濾波的圖像的匹配度量。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，可以適當(dāng)?shù)亟M合使用用于參照圖6和7所述的實(shí)施例的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，即使當(dāng)相對另一個(gè)圖像旋轉(zhuǎn)，放大或縮小一個(gè)圖像時(shí)，也可以準(zhǔn)確分析兩個(gè)圖像，即，確定它們具有類似的紋理結(jié)構(gòu)特征。這里不再描述基于圖6和7所示的上述實(shí)施例的組合的實(shí)施例。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，可以準(zhǔn)確分析或比較圖像的紋理結(jié)構(gòu)特征。此外，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，即使當(dāng)相對另一個(gè)圖像旋轉(zhuǎn)，放大或縮小一個(gè)圖像時(shí)，也允許準(zhǔn)確分析兩個(gè)圖像，即，確定它們具有類似的紋理結(jié)構(gòu)特征。
權(quán)利要求
1.一種用于通過得到兩個(gè)圖像之間的匹配度量評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括步驟(a)使用具有不同比例系數(shù)的預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的濾波圖像；和(b)通過計(jì)算關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器不同的比例系數(shù)的濾波器濾波的圖像的像素值的平均值之間的絕對差值的和的最小值獲得一個(gè)匹配度量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中預(yù)定濾波器是Garbor濾波器。
3.一種用于通過得到兩個(gè)圖像之間的匹配度量評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括步驟(a)使用具有不同比例系數(shù)的預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的濾波圖像；和(b)通過計(jì)算關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器不同的比例系數(shù)的濾波器濾波的圖像的像素值的方差之間的絕對差值的和的最小值獲得一個(gè)匹配度量。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中預(yù)定濾波器是Garbor濾波器。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中步驟(b)包括步驟(b′)，通過計(jì)算關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器不同的比例系數(shù)的濾波器濾波的圖像的像素值的平均值和方差之間的絕對差值的和的增加值的最小值獲得一個(gè)匹配度量。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中步驟(a)包括步驟(a′)，用于使用預(yù)定濾波器濾波原始圖像獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)，和步驟(b)包括步驟(b′)，計(jì)算由d(i,j)=minq=0,1p=0,1[ΣmS-1Σn(|μm+p,niα(μm+p,n)-μm+q,njα(μm+q,n)|+|σm+p,niα(σm+p,n)-σm+q,njα(σm+q,n)|)]]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，S是表示要考慮的比例系數(shù)的數(shù)目的預(yù)定的正整數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中步驟(b′)，計(jì)算由d(i,j)=minq=0,1p=0,1[ΣmS-1Σn(|μm+p,niα(μm+p,n)-μm+q,njα(μm+q,n)|+|σm+p,niα(σm+p,n)-σm+q,njα(σm+q,n)|)]+b]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>S是表示要考慮的比例系數(shù)的數(shù)目的預(yù)定的正整數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
8.一種用于存儲(chǔ)執(zhí)行數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法的程序碼的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該方法用于通過獲得兩個(gè)圖像之間的匹配度量評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性，該方法包括步驟(a)使用預(yù)定濾波器濾波原始圖像獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)；和(b)計(jì)算由d(i,j)=minq=0,1p=0,1[ΣmS-1Σn(|μm+p,niα(μm+p,n)-μm+q,njα(μm+q,n)|+|σm+p,niα(σm+p,n)-σm+q,njα(σm+q,n)|)]]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，S是表示要考慮的比例系數(shù)的數(shù)目的預(yù)定的正整數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，其中步驟(b)包括其中步驟(b′)，計(jì)算由d(i,j)=minq=0,1p=0,1[ΣmS-1Σn(|μm+p,niα(μm+p,n)-μm+q,njα(μm+q,n)|+|σm+p,niα(σm+p,n)-σm+q,njα(σm+q,n)|)]+b]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>S是表示要考慮的比例系數(shù)的數(shù)目的預(yù)定的正整數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
10.一種用于得到兩個(gè)圖像之間的匹配度量來評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析裝置，該裝置包括一個(gè)濾波單元，用于使用預(yù)定濾波器濾波原始圖像獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的m×n個(gè)濾波圖像，每個(gè)濾波器具有m個(gè)標(biāo)度之一和n個(gè)定向之一的唯一組合，這里m和n是預(yù)定的正整數(shù)；和一個(gè)匹配度量計(jì)算單元，用于計(jì)算由d(i,j)=minq=0,1p=0,1[ΣmS-1Σn(|μm+p,niα(μm+p,n)-μm+q,njα(μm+q,n)|+|σm+p,niα(σm+p,n)-σm+q,njα(σm+q,n)|)]]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，S是表示要考慮的比例系數(shù)的數(shù)目的預(yù)定的正整數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中預(yù)定濾波器是Garbor濾波器。12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中匹配度量計(jì)算單元計(jì)算由d(i,j)=minq=0,1p=0,1[ΣmS-1Σn(|μm+p,niα(μm+p,n)-μm+q,njα(μm+q,n)|+|σm+p,niα(σm+p,n)-σm+q,njα(σm+q,n)|)]+b]]>定義的關(guān)于原始圖像和m×n個(gè)濾波圖像的匹配度量，這里各個(gè)圖像的像素值的平均值和方差是μ和σ，原始圖像的像素值的平均值和方差是μ0和σ0，b=|μ0(i)-μ0(j)α(μ0)|+|σ0(i)-σ0(j)α(σ0)|,]]>S是表示要考慮的比例系數(shù)的數(shù)目的預(yù)定的正整數(shù)，以及α()是一個(gè)預(yù)定的定標(biāo)函數(shù)。
全文摘要
提供一種用于通過得到兩個(gè)圖像之間的匹配度量評價(jià)兩個(gè)任意數(shù)字圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性的數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括步驟(a)使用具有不同比例系數(shù)的預(yù)定濾波器獲得關(guān)于兩個(gè)任意圖像的濾波圖像；和(b)通過計(jì)算關(guān)于一個(gè)任意濾波圖像和由具有與用于濾波該任意圖像的濾波器不同的比例系數(shù)的濾波器濾波的圖像的像素值的平均值之間的絕對差值的和的最小值獲得一個(gè)匹配度量。該紋理結(jié)構(gòu)分析方法允許更為準(zhǔn)確地分析和比較圖像紋理結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)數(shù)字圖像紋理結(jié)構(gòu)分析方法，當(dāng)僅相對另一個(gè)圖像旋轉(zhuǎn)，放大或縮小一個(gè)圖像時(shí)，分析兩個(gè)圖像的紋理結(jié)構(gòu)相似性，即，可執(zhí)行準(zhǔn)確分析。
文檔編號G06T5/20GK1545066SQ20041004728
公開日2004年11月10日 申請日期2000年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月1日
發(fā)明者申鉉枓, 崔良林, B·S·曼朱納斯, 曼朱納斯, 申鉉 申請人:三星電子株式會(huì)社, 加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)