一種對噪聲魯棒的圖像相似性判別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于數字圖像處理領域，特別是針對大噪聲條件下獲得的圖像塊進行匹 配、相似性評價問題，利用了低秩矩陣分解理論，將圖像塊相似性判別轉換為矩陣的秩特 性，具體涉及一種對噪聲魯棒的圖像相似性判別方法。
【背景技術】
[0002] 圖像塊匹配技術作為圖像處理領域中的一類基本方法，在圖像拼接、圖像去噪等 領域有著重要的應用，其中，圖像塊相似性判別是圖像塊匹配的關鍵理論部分。通常，圖像 相似性判別方法是指一類能夠量化兩塊圖像區(qū)域之間相似程度的函數，選出兩幀圖像中符 合人眼習慣的最相似圖像區(qū)域。然而，在噪聲或極大噪聲的條件下，噪聲的存在會對圖像信 號帶來極大的擾動，甚至顛覆性的影響，從而嚴重影響相似性的判別。根據低秩理論可知， 由于豐富的局部正則性、全局對稱、重復的紋理、冗余的采樣等原因，會導致圖像、視頻等可 視化數據存在低秩特性。利用這種低秩特性，能夠有效地排除噪聲等不規(guī)則擾動對相似性 判別的影響，保證了在極大噪聲下的判別有效性。本發(fā)明擬利用近年來迅速發(fā)展的低秩矩 陣分解理論來構造對噪聲魯棒的相似性判別方法，解決上述影響相似性圖像的判別問題。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術不足，提供一種基于低秩矩陣理論的具有一定抗噪性 的圖像相似性判別方法，能夠在大噪聲的條件下準確地搜索相似的圖像塊，保證圖像拼接、 去噪等后續(xù)圖像處理方法的有效性。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術方案是：一種對噪聲魯棒的圖像相似性判別方法，包括以下 步驟：
[0005] (SI)獲取兩張需要匹配的圖像，并選擇搜索策略獲得N個選擇框，N為自然數； [0006] (S2)對于一個選擇框i，i= 1，…，N，分別對應在兩張圖像上為兩塊大小一樣的 圖像塊B，B'，記為BGRmXn、B'GRmxn，定義與圖像塊同一大小的單位矩陣為IGRmxn，其 中，mXn分別表示圖像矩陣的寬和高；
【主權項】
1. 一種對噪聲魯椿的圖像相似性判別方法，其特征在于包括w下步驟： (51) 獲取兩張需要匹配的圖像，選擇捜索策略獲得N個選擇框； (52) 對于一個選擇框i，i= 1，…，N，分別對應在兩張圖像上為兩塊大小一樣的圖像 塊B，B'，記為BGRmXn、B'GR-Xn，定義與圖像塊同一大小的單位矩陣為IGR-Xn，其中， mXn分別表示圖像矩陣的寬和高； (53) 聯(lián)立圖像塊B、B'與單位矩陣I得到一個新的矩陣
其中，矩陣D 的秩rank值）滿足； max(rank炬），rank炬'））《rank值）《rank炬)+rank炬'） (1) (54) 根據低秩矩陣分解方法，對于矩陣D，構造如下目標函數：
(2) 其中，A表示矩陣D的低秩結構；E表示矩陣D的稀疏誤差結構；II?II。、II?lip分別 表示零范數和矩陣的斐波那契范數；丫為平衡參數，e表示為噪聲水平，rank( ?)表示求 秩函數； (55) 根據式（2)為非凸的性質，進行整理，用核范數II?IL替換矩陣的秩rank( ?)， 用一范數II?Ili替換零范數II.II。，將式（2)變?yōu)槿缦滦问剑?br>(56) 利用增廣拉格朗日方法進行迭代求解式（3)，經過有限次數T的迭代，求得矩陣D 的低秩結構At和稀疏誤差結構Et，其中rank(AT)為所求矩陣D的秩，記為ri=rank(AT); (57) 選擇相似性度量函數，求解i= 1，…，N-1時分別對應的度量函數ri值；
其中，Si，sw分別表示相鄰兩次圖像區(qū)域捜索過程中所得到圖像塊的面積，分 別表示兩次捜索過程中所選擇的圖像塊對應的低秩結構A的秩； 做）比較N-1個相似性度量函數r;的值，選擇其中最小的r準，所對應的圖像塊記 為耳.、耳.'，即為所得到的相似度最高的圖像塊。 1mmmin
2. 如權利要求1所述的一種對噪聲魯椿的圖像相似性判別方法，其特征在于：丫取值 為i/>/W。
3. 如權利要求1所述的一種對噪聲魯椿的圖像相似性判別方法，其特征在于；所述迭 代次數T取不超過20的整數。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對噪聲魯棒的圖像相似性判別方法，主要針對含有大噪聲的圖像如何尋找、匹配準確的圖像塊，提升圖像匹配的準確度，為基于塊匹配的圖像拼接、圖像去噪等圖像處理方法提供一種對噪聲有較高魯棒性的圖像相似度判別方法；本發(fā)明屬于數字圖像處理領域，利用近年來迅速發(fā)展的低秩矩陣分解理論來構造對噪聲魯棒的相似性判別函數，排除噪聲等不規(guī)則擾動對相似性判別的影響，保證在極大噪聲下的判別有效性。
【IPC分類】G06T7-20, G06T3-00
【公開號】CN104794679
【申請?zhí)枴緾N201510224857
【發(fā)明人】熊志輝, 肖華欣, 張茂軍, 賴世銘, 徐瑋
【申請人】中國人民解放軍國防科學技術大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年5月5日