一種直方圖相似性度量方法
2023-06-11 09:23:26
一種直方圖相似性度量方法
【專利摘要】本發明屬於圖像處理【技術領域】，具體涉及一種基於分級匹配的直方圖相似性度量方法，包括：直方圖歸一化；直方圖分級；分級相似性判斷和直方圖相似性度量四步驟。本發明較好地克服了現有直方圖匹配中存在的偏移敏感、魯棒性弱，準確度不高等不足，實現了一種魯棒性較好，準確度較高的直方圖相似性度量，為基於直方圖匹配的進一步操作奠定了紮實的基礎。
【專利說明】一種直方圖相似性度量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及圖像處理【技術領域】，具體涉及一種基於分級匹配的直方圖相似性度量 方法。
【背景技術】
[0002] 直方圖是圖像處理中一種十分重要的分析工具，可反映圖像灰度、紋理、顏色等全 局信息的分布情況。因其計算簡單且對圖像具有尺度、平移、旋轉不變性等特點而被廣泛 應用於圖像匹配、目標跟蹤、音頻處理等領域，直方圖間的匹配精度將直接影響後續操作的 正確性。現有的直方圖相似性度量方法主要有距離度量法，如Manhattan距離、Euclidean 距離、Hausdorff距離、中心矩法、X2統計距離等；相關計算法，如餘弦相關、Pearson積矩 相關、直方圖相交法等。無論是求特徵空間中點與點的距離還是特徵矢量間的相關性，均 只計算兩幅直方圖對應柱條的值，未考慮直方圖的分布情況，因而當受噪聲或光照等影響 導致直方圖產生偏移，形變時，這些度量方法將不能準確地計算其相似度。James Hafner 等在〈〈Efficient color histogram indexing for quadraic form distance functions)) 一文中提出了二次形式距離，通過使用一個相似性矩陣加入跨柱條信息實現兩個直方圖 不同柱條間的匹配，然而由於該方法會過度估計特徵分布的相似性進而導致匹配正確率 低。Madirakshi Das 等在〈〈Searching for multi-colored objects in a diverse image database》一文中提出了峰值匹配法，但該方法通常在特定應用下對特定圖像有較好的匹 配效果，通用性不足。Yossi Rubner等在《The earth mover's distance as a metric for image retrieval)) 一文中提出了 EMD(earth mover' s distance)方法，它對直方圖微小 偏移不敏感，但它難於適用於直方圖柱條過少和過多的情況，因為柱條過少時無法求得"地 面距離"，柱條過多時計算緩慢，且其在匹配過程中要考慮最優分配問題，複雜度高。因此， 如何設計一種魯棒性較好，準確性較高的直方圖相似性度量方法依然是一個亟待解決的問 題。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於，克服現有直方圖相似性度量方法中的不足，提供一種魯棒性 較好，準確度較高的直方圖相似性度量方法。
[0004] 為實現上述目的，本發明具體技術方案如下：一種直方圖相似性度量方法，包括如 下步驟：
[0005] 1)直方圖歸一化：對兩個進行相似性比較的直方圖進行歸一化，設直方圖為Η = {H(i) |i = 0, 1，2,……L-1}，歸一化後將該直方圖描述為H= {h(i) |i = 0, 1，2,……L-1}， 且= 1，其中L為灰度級；
[0006] 2)直方圖分級：以2的指數次方對歸一化直方圖H = {h⑴| i = 0, 1，2,……L_l} 進行分級，每一級通過錯位起點的方式得到兩個直方圖，稱為正位直方圖HNi和錯位直方圖 HDi，HNi和HDi描述公式如下：
[0007]
【權利要求】
1. 一種直方圖相似性度量方法，其特徵在於包括如下步驟： 1) 直方圖歸一化：對兩個進行相似性比較的直方圖進行歸一化，設直方圖為H= {H(i)|i= 0, 1，2,……L-1}，歸一化後將該直方圖描述為H= {h(i)|i= 0, 1，2,……L-1}， 且fc(i) = 1,其中L為灰度級； 2) 直方圖分級：以2的指數次方對歸一化直方圖H= {h(i)Ii= 0, 1，2,……L-1}進行 分級，每一級通過錯位起點的方式得到兩個直方圖，稱為正位直方圖Hm和錯位直方圖HDi， Hm和Hm描述公式如下：
3) 分級相似性判斷：對i…級中的同級同類型直方圖進行相似性度量， 設兩個進行相似性比較的直方圖為H= {h(i)|i= 0, 1，2,……L-1}和P= {p(i)|i =〇, 1，2,……L-1}，它們的第i級的正位直方圖分別描述為Hm = {hNi(j)Ij= 0, 1，2，...，-i)和Pm= {pNi(j)Ij=0, 1，2，...，_-1}，錯位直方圖為^=〇!1?。）|」 =0, 1，2,…- 1 }和PDi = {pDi (j)Ij= 0, 1，2,-U，同級同類型直方圖的相似性 描述公式為：
其中Sm表示第i級正位直方圖Hm和Pm的相似度，SDi表示第i級錯位直方圖Hm和Pm的相似度； 4) 直方圖相似性度量：在對i…Dog2 -i級中的同級同類型直方圖進行相似性計算 後，對直方圖H和P進行相似性度量，兩直方圖相似性度量值S計算公式如下：
其中為各級相似度的權重,且
2.如權利要求1所述的直方圖相似性度量方法，其特徵在於：所述步驟4)中，各級權 重根據應用需要確定，w。的權重最大，PofeiZhl的權重逐級遞 增；各級權重按如下公式計算：
【文檔編號】G06T7/40GK104268905SQ201410519175
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】李峰, 陸宇芹, 金紅, 潘雨青, 尤優 申請人:江蘇大學