一種螺旋對稱中心檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種螺旋對稱中心檢測方法，該方法采用計(jì)算機(jī)視覺處理方法，既可以檢測螺旋對稱中心又可以檢測圓對稱中心。該方法在兩個既有圓對稱中心又有螺旋對稱中心的圖像數(shù)據(jù)集上進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示本發(fā)明檢測方法可靠性較高，不僅對圓的對稱中心檢測有較高的準(zhǔn)確率，對螺旋對稱中心的檢測也達(dá)到了較好的水平。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模式識別【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種螺旋對稱中心檢測方法。 一種螺旋對稱中心檢測方法

【背景技術(shù)】
[0002] 圓形結(jié)構(gòu)是一種最為常見的對稱性結(jié)構(gòu)。在模式識別及計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，圓對稱 中心檢測及定位具有重要的應(yīng)用價值。例如，2006年，Loy等人（參見ECCV，2006.)提出了 一套基于SIFT特征提取及匹配的圓對稱中心的檢測定位方法；2012年，Lee，S.等人（參 見 IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell.，vol. 31，no. 9, ρρ· 1659-1672, 2010.)提出了 一套基于頻域變換的圓對稱中心檢測和定位方法。這些方法都可以實(shí)現(xiàn)圓對稱中心的自動 檢測及定位。利用已有的圓對稱中心檢測及定位方法，人們可以進(jìn)行目標(biāo)識別、區(qū)域分割及 目標(biāo)跟蹤。
[0003] 在人類視覺世界中，圓對稱性分為兩種，一種是有限區(qū)域的圓對稱性，另一種是無 限區(qū)域的圓對稱性。這一點(diǎn)在數(shù)學(xué)家weyl，Η的《對稱》一書中進(jìn)行了科學(xué)的定義及劃分。 有限區(qū)域的圓對稱性就是常見的封閉圓形模式，無限區(qū)域的圓對稱性就是螺旋形的圓對稱 模式，也就是含有徑向變化的旋轉(zhuǎn)對稱性，在《對稱》一書中對這種螺旋對稱性進(jìn)行了數(shù)學(xué) 描述，其公式可表示為對數(shù)螺線的形式，具體如下：
[0004] p = aebe (1)
[0005] 其中，a是初始極徑，b是生長因子，Θ是旋轉(zhuǎn)角，p是當(dāng)前極徑。顯然，當(dāng)b為0 時，螺旋對稱就變?yōu)榱藞A對稱，可見，圓對稱式螺旋對稱的一個特例。
[0006] 螺旋對稱性在自然界和人類世界中隨處可見。例如：鸚鵡螺的橫切面，海馬卷曲 的尾巴，大象卷曲的鼻子，臺風(fēng)俯視圖，敦煌壁畫中的祥云圖案等。
[0007] 對于單張圖片的螺旋對稱性檢測及中心定位，目前沒有這方面的專項(xiàng)技術(shù)。而傳 統(tǒng)的圓對稱中心檢測方法應(yīng)用于螺旋對稱性檢測得不到準(zhǔn)確的結(jié)果。本發(fā)明所提出的螺旋 對稱中心檢測方法既可以檢測傳統(tǒng)的圓對稱性中心，又可以檢測螺旋對稱性中心。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出一種螺旋對稱中心檢測 方法。該方法采用計(jì)算機(jī)視覺處理方法，既可以檢測螺旋對稱中心又可以檢測圓對稱中心。
[0009] 本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種螺旋對稱中心檢測方法，其特 征在于該方法按以下步驟進(jìn)行：
[0010] 1)匹配三元組提取
[0011] ①對待檢測圖像進(jìn)行SIFT特征提取，得到所有的SIFT特征點(diǎn)及相應(yīng)的特征點(diǎn)位 置坐標(biāo)、主方向和尺度值；
[0012] ②為每一個特征點(diǎn)找到和它最為匹配的兩個特征點(diǎn)（歐式距離意義下距離最小 的點(diǎn)），這三個特征點(diǎn)形成一個三元組，從而得到一個三元組的集合；
[0013] 2)候選螺旋對稱中心點(diǎn)的生成
[0014] 利用每個已提取的三元組所包含的三個特征點(diǎn)PpPpPk，可以生成一個候選中心 點(diǎn)o ijk。具體過程如下：
[0015] 假設(shè)0ijk的位置已知，以0ijk為中心，經(jīng)過三元組所包含的三個特征點(diǎn)Pi，Pj，P k，可 以畫出一條等角螺線S;
[0016] Pi，Pj，Pk與0ijk的連線分別設(shè)為li，lj，lk，這三條連線與水平方向之間的夾角分別 設(shè)為Θ i，Θ」，Θ k;
[0017] Pi，Pp Pk的主方向與水平方向之間的夾角分別設(shè)為的?
[0018] 經(jīng)過Pi，Pj，Pk的S的切線分別設(shè)為qi，q」，q k ;
[0019] li，1」，lk分別與qi，q」，qk的夾角是一個相等的角β ;
[0020] 在每一個特征點(diǎn)處，特征點(diǎn)主方向與過改點(diǎn)的螺線切線之間的夾角ω是常值；
[0021] 由于

【權(quán)利要求】
1. 一種螺旋對稱中心檢測方法，該檢測方法按以下步驟進(jìn)行： 1) 匹配三元組提取 ① 對待檢測圖像進(jìn)行SIFT特征提取，得到所有的SIFT特征點(diǎn)及相應(yīng)的特征點(diǎn)位置坐 標(biāo)、主方向和尺度值； ② 為每一個特征點(diǎn)找到和它最為匹配的兩個特征點(diǎn)，這三個特征點(diǎn)形成一個三元組， 從而得到一個三元組的集合； 2) 候選螺旋對稱中心點(diǎn)的生成 利用每個已提取的三元組所包含的三個特征點(diǎn)PpPpPk，可以生成一個候選中心點(diǎn) 〇ijk;具體過程如下： 假設(shè)〇ijk的位置已知，以〇ijk為中心，經(jīng)過三元組所包含的三個特征點(diǎn)Pi，Pj，P k，可以畫 出一條等角螺線S; Pi，Pp Pk與0$的連線分別設(shè)為li，lp lk，這三條連線與水平方向之間的夾角分別設(shè)為 θ i, θ J, θk ; Pi，Pj，Pk的主方向與水平方向之間的夾角分別設(shè)為料，％，務(wù)； 經(jīng)過Pi，Pj，Pk的S的切線分別設(shè)為qi，q」，qk ; li，lj，lk分別與Qi，q」，qk的夾角是一個相等的角β ; 在每一個特征點(diǎn)處，特征點(diǎn)主方向與過改點(diǎn)的螺線切線之間的夾角ω是常值； 由于_
. ，其中U e U，j，k}，從而有
(2) 其中，u, v e {i, j, k},且u關(guān)v ;設(shè)中心點(diǎn)坐標(biāo)為（X。，y。），：
其中 (Xu，yu)是特征點(diǎn)的位置坐標(biāo)；同時，是特征點(diǎn)的主方向；由此可以得到一個關(guān)于（XJ。） 的秩為二的二元二次方程組；解此方程組，可求出（X()，y。）；求出（X()，y。）后，將三個特征點(diǎn) 到（W。）的距離的均值d記錄下來用于后面的權(quán)值計(jì)算；這樣，每一個三元組都可以得到 一個候選對稱中心點(diǎn)坐標(biāo)（X。，y。）和一個用來計(jì)算權(quán)值的d ; 3. Hough 空間 voting 將所有的候選中心點(diǎn)坐標(biāo)放到一個二維Hough空間中進(jìn)行加權(quán)投票，并用一個高斯核 (0 =5)對Hough空間中的點(diǎn)進(jìn)行全局模糊，所得到的局部極值點(diǎn)就是檢測到的螺旋對稱 中心點(diǎn)；其中，每一個候選中心點(diǎn)的權(quán)值W uk為：
式⑶中，dmax為所有d值中的最大值，為當(dāng)前候選中心點(diǎn)的d值。
2. 權(quán)利要求1所述的的檢測方法，用于氣象領(lǐng)域檢測臺風(fēng)或熱帶氣旋的螺旋對稱中 心。
【文檔編號】G06T7/00GK104103078SQ201410378746
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】王建東 申請人:中國航天科工集團(tuán)第三研究院第八三五七研究所