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《Hu不变矩在图像识别中的应用与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、张鸿锋*1李婉琪1曾昭君1麦志杰*1(华南农业大学应用物理系广东广州510642)摘要:Hu不变矩是图像的一种统计特征,因其具有平移、旋转与比例不变性而被广泛应用于图像识别领域。该文以MATLAB作为技术实现平台,以Hu不变矩作为判断依据,配合数字形态学、欧氏判据等数学方法,通过基于MATLAB的算法进行程序设计,实现区域图像特征数据获取,并与库内图像特征数据进行对比,选出与最接近的一组数据,实现图像识别的目的。计算机模拟结果表明该方法的有效性和可行性。关键词:Hu不变矩图像特征模式识别应用中图分类号:TP391文献标识
2、码:A文章编号:1672-3791(2014)10(c)-0005-04pqy模式识别,指使用计算机利用数学技术方法,对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行处理和分析,以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程。其中,我们把环境与客体统称为“模式”。该文讨论对数字图像进行模式识别,包含对图像进行特征提取与匹配的过程。图像特征有两类表示方法,一类是轮廓特征,另一类是区域特征。图像的轮廓特征主要针对物体的外边界,常使用链码,傅里叶描述子、Hough变换进行描述;图像的区域特征则关系到整个形状区
3、域,常用边界特征法、傅里叶形状描述符法、几何参数法、形状不变矩法和小波描述符(WaveletDeor)等方法描述。而图像特征匹配是指将待检测图像的图像特征与给定图像的数据进行比对,使用如互相关性、欧氏判据等方法,判断两者是否使用同一类型图像的操作。Hu不变矩作为形状不变矩的其中一种计算方式,具有平移、比例和旋转不变性,这使其在在图像识别的过程中,能减少如待测图像的大小归一化与位置居中等预处理步骤,降低运算成本,提高运算速率。本文将使用Matlab平台,应用Hu不变矩作为特征提取技术,结合数学形态学、欧氏判据等运算方法,实
4、现图像识别功能。mxpyqf(x,y),(p,q0,1,2,L)x(1)(pq)阶中心矩定义为:pµpq(xx0)(yy0)f(x,y)q(2)xymm其中x10,y01。对于二维数字00mm0000图像,(x,y)为其质心坐标,x0表示图像00灰度在水平方向上的灰度质心,y表示图0像灰度在水平方向上的灰度质心。(pq)阶归一化中心矩定义为:1Hu不变矩的定义与计算方式M.K.Hu在1962年提出了Hu不变矩。Hu不变矩是指以图像的低阶(二阶和三阶)归一化中心矩的非线性组合构成的七个量值。Hu不变矩自提出至今,已被广泛应
5、用到图像、字符识别以及工业质量检测等领域。下面叙述Hu不变矩的计算方式。设二维数字图像用f(x,y)表示,则其(pq)阶矩定义为:µpq,其中ypqrµ00r(pq2)/2,pq2,3,LM.K.Hu将以上代数不变量理论应用于尺度规范化矩,最终构造出下列所示的7个矩不变量,称为Hu不变矩,并验证其对图像的平移、选择和比例具有不变性[1]。以下是7个不变矩的计算公式:$1y20y02(3)载入图像22$2(y20y02)4y11(4)(5)(6)22$3(y303y12)(3y11y03)$4(y30y12)(y21y03
6、)22预处理灰度化$(y3y)(y3y)[(yy)23(yy)2]53012301230122103数字形态学操作(3yy)(yy)[3(yy)2(yy)2]2103210330122103(7)区域分割$(yy)[(yy)2(yy)2]62002301221034y11(y30y12)(y03y21)(8)特征提取$(3yy)(yy)[(yy)23(yy)2]71230301230122103(3yy)(yy)[3(yy)2(yy)2]2103210303121203(9)综上所述,Hu不变矩可以应用以上(3)～(9)
7、所示公式得出结果[2]。图像匹配对所得欧氏距离进行排序2统设计与实现该文应用基于上文公式(3)～(9)编写的图1系统流程图①课题来源:广东省级大学生创新创业训练计划项目(编号:1056413041)。通讯作者,麦志杰(1979—),男,广东广州,博士,讲师,主张从事信息光学方面的研究。张鸿锋(1992—),男,广东佛山,大学本科,主要从事数字图像处理方面的研究。科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION5得出结果计算欧氏距离计算Hu不变矩滤波ECHNOLOGYINFORMATION科技前沿图2数学
8、形态学腐蚀操作示意图图3数学形态学膨胀操作示意图图4带噪声的实验图像图5滤波后的灰度图像图6二值化图像图7开运算后的二值化图像6科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION科技资讯2014NO.30SCIENCE&T2014NO.30SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION科技
