基于局部特征的图像检索技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文基于局部特征的图像检索技术研究博士研究生：黄超指导教师：周卫东教授学科、专业：导航、制导与控制哈尔滨工程大学2016年5月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文基于局部特征的图像检索技术研究博士研究生：黄超指导教师：周卫东教授学位级别：工学博士学科、专业：导航、制导与控制所在单位：自动化学院论文提交日期：2016年3月论文答辩日期：2016年5月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.

2、EngTheresearchofImageRetrievalbasedonLocalFeatureCandidate:HuangChaoSupervisor:Prof.ZhouWeidongAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:NavigationGuidanceandControlDateofSubmission:March,2016DateofOralExamination:May,2016University:HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据

3、哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机

4、构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据基于局部特征的图像检索技术研究摘要计算机软硬件处理能力一日千里，机器视觉已广泛应用于目标识别、工业检测、

5、虚拟现实、飞行器导航和航空航天等领域。图像匹配和检索方法是计算机视觉领域的重要研究分支，是图像拼接、运动分析、对象跟踪、可视导航等研究方向的基础。近些年来智能设备、传感器、物联网等嵌入式平台得到了快速发展，智能设备大量获取图像，催生了对海量图像检索分析的需求，从海量图像数据中快速检索和匹配到需要的目标是当前研究的热点。本文以嵌入式平台图像检索为研究对象，对经典图像检索算法进行归纳总结，考虑到嵌入式平台处理能力相对较弱、存储空间有限的特点，提出一种基于图像局部二进制特征图像检索算法。本文首先阐明图像局部特征的定义、属性及特点，论述了采用局部特征的原因。局部

6、特征提取第一步需要对图像进行预处理，本文首先研究和讨论了线性滤波、尺度空间等图像预处理相关技术。接着，本文综合分析和比较了经典的特征提取算法在环境噪声影响下的鲁棒性以及算法耗时情况。在众多特征提取算法中SIFT(Scale-invariantFeatureTransform)算法最为出色，它对于环境变化有很好的适应能力，但需占用大量计算和存储资源。本文算法对SIFT金字塔生成过程进行优化，依据中心极限定理理论，使用均值滤波来代替高斯卷积，使用图像积分提升计算速度。本文算法在继承SIFT算法特征提取效果的同时降低了算法耗时。图像采集设备获取的原始图像一般需

7、要占用较大存储空间，通常的做法是对图像进行压缩保存，但是图像压缩会造成特征的损失，因此对于压缩图像特征提取更具有实际意义。众多图像压缩算法中应用最广泛的是JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)算法，本文从图像压缩特征保持入手对JPEG压缩环节进行优化。将信息论中的率失真理论引入图像特征保持算法，构造图像特征失真与码率的优化模型，根据多尺度中的特征分布特性将图像进行分组优化，实现在特定码率下最大程度保持特征信息。在描述符生成环节，首先比较分析几种经典的特征描述符优缺点，在此基础上确定特征描述符生成方法。本文使用对数极坐标构造

8、SIFT特征区块，并将高斯权重与距离权重相结合，增强算法在图像模糊场景下的鲁棒性