Поиск объектов на изображениях с использованием структурного дескриптора на основе графов

Поиск объектов на изображениях с использованием структурного дескриптора на основе графов

Автор: Захаров Алексей Александрович, Баринов Алексей Евгеньевич, Жизняков Аркадий Львович, Титов Виталий Семнович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Обработка изображений, распознавание образов

Статья в выпуске: 2 т.42, 2018 года.

Бесплатный доступ

В работе рассматривается разработка структурного дескриптора для поиска объектов на изображениях. Дескриптор построен на основе графа, вершинами которого являются центры масс сегментов особенностей. Для вложения графа в векторное пространство используется преобразование Юнга - Хаусхолдера. Предложенный способ вложения графа в векторное пространство базируется на методах дифференциальной геометрии. Для описания связи между точками используются составные кривые. Граф изображения описывается матрицей параметров кривизны. С помощью метрики Хаусдорфа вычисляется матрица расстояний для графов объекта-кандидата и объекта-эталона. Для представления результатов используется метод многомерного шкалирования. Для исследования разработанного подхода были использованы изображения тестовых объектов и изображения лиц людей. При обнаружении головы человека на изображениях сравнение разработанного дескриптора осуществлялось с методом Виолы - Джонса. Достоинством разработанного подхода является инвариантность к повороту изображения на плоскости при поиске объектов. Также дескриптор позволяет обнаруживать объекты с углом поворота в пространстве до 50 градусов. Использование центров масс сегментов особенностей в качестве вершин графа значительно повышает устойчивость подхода при изменении ракурса съёмки по сравнению с подходом, в котором вершинами графа являются особые точки изображения.

Еще

Анализ изображений, поиск объектов, структурный дескриптор, вложение графов, компьютерное зрение

Короткий адрес: https://sciup.org/140228728

IDR: 140228728   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-283-290

Список литературы Поиск объектов на изображениях с использованием структурного дескриптора на основе графов

  • Krig, S. Computer vision metrics: Survey, taxonomy, and analysis/S. Krig. -Berkeley, CA: Apress Media, 2014. -498 p. -ISBN: 978-1-4302-5929-9.
  • Jain, M. A survey on CBIR on the basis of different feature descriptor/M. Jain, D. Singh//British Journal of Mathematics & Computer Science. -2016. -Vol. 14, Issue 6. -P. 1-13. - DOI: 10.9734/BJMCS/2016/24000
  • Ojala, T. A comparative study of texture measures with classification based on feature distributions/T. Ojala, M. Pietikäinen, D. Hardwood//Pattern Recognition. -1996. -Vol. 29, Issue 1. -P. 51-59. - DOI: 10.1016/0031-3203(95)00067-4
  • Calonder, M. BRIEF-binary robust independent elementary features/M. Calonder, V. Lepetit, C. Strecha, P. Fua//European Conference on Computer Vision. -2010. -Part IV. -P. 778-792. - DOI: 10.1007/978-3-642-15561-1_56
  • Rublee, E. ORB: An efficient alternative to SIFT or SURF/E. Rublee, V. Rabaud, K. Konolige, G. Bradski//IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV). -2011. -P. 2564-2571. - DOI: 10.1109/ICCV.2011.6126544
  • Leutenegger, S. BRISK: Binary Robust invariant scalable keypoints/S. Leutenegger, M. Chli, R. Siegwart//IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV'11). -2011. -P. 2548-2555. - DOI: 10.1109/ICCV.2011.6126542
  • Lowe, D.G. Distinctive image features from scale-invariant keypoints/D.G. Lowe//International Journal of Computer Vision. -2004. -Vol. 60, Issue 2. -P. 91-110. - DOI: 10.1023/B:VISI.0000029664.99615.94
  • Bay, H. SURF: Speeded up robust features/H. Bay, A. Ess, T. Tuytelaars, L. Van Gool//Computer Vision and Image Understanding. -2008. -Vol. 110, Issue 3. -P. 346-359. - DOI: 10.1016/j.cviu.2007.09.014
  • Tola, E. DAISY: An efficient dense descriptor applied to wide-baseline stereo/E. Tola, V. Lepetit, P. Fua//IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. -2010. -Vol. 32, Issue 5. -P. 815-830. - DOI: 10.1109/TPAMI.2009.77
  • Dalal, N. Histograms of oriented gradients for human detection/N. Dalal, B. Triggs//IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR 2005). -2005. -Vol. 1. -P. 886-893. - DOI: 10.1109/CVPR.2005.177
  • Scharstein, D. A taxonomy and evaluation of dense two-frame stereo correspondence algorithms/D. Scharstein, R. Szeliski//International Journal of Computer Vision. -2002. -Vol. 47, Issue 1-3. -P. 7-42. - DOI: 10.1023/A:1014573219977
  • Jun, B. Robust face detection using local gradient patterns and evidence accumulation/B. Jun, D. Kim//Pattern Recognition. -2012. -Vol. 45, Issue 9. -P. 3304-3316. - DOI: 10.1016/j.patcog.2012.02.031
  • Freeman, H. On the encoding of arbitrary geometric configurations/H. Freeman//IRE Transactions on Electronic Computers. -1961. -Vol. EC-10, Issue 2. -P. 260-268. - DOI: 10.1109/TEC.1961.5219197
  • Gonzalez, R. Digital image processing/R. Gonzalez, R. Woods. -3rd ed. -Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 2007. -976 p. -ISBN: 978-0-13-168728-8.
  • Bracewell, R. The Fourier transform and its applications/R. Bracewell. -3rd ed. -New York: McGraw-Hill Science, 1999. -640 p. -ISBN: 978-0-07-303938-1.
  • Fei-Fei, L. Recognizing and learning object categories/L. Fei-Fei, R. Fergus, A. Torralba//Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. -2007.
  • Matas, J. Robust widebaseline stereo from maximally stable extremal regions/J. Matas, O. Chum, M. Urban, T. Pajdla//British Machine Vision Conference. -2002. -P. 384-393.
  • Belongie, S. Shape matching and object recognition using shape contexts/S. Belongie, J. Malik, J. Puzicha//IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. -2002. -Vol. 24, Issue 4. -P. 509-522. - DOI: 10.1109/34.993558
  • Ломов, Н.А. Площадь дискового покрытия -дескриптор формы изображения/Н.А. Ломов, Л.М. Местецкий//Компьютерная оптика. -2016. -Т. 40, № 4. -С. 516-525. - DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-4-516-525
  • Сидякин, С.В. Морфологические дескрипторы формы бинарных изображений на основе эллиптических структурирующих элементов/С.В. Сидякин, Ю.В. Визильтер//Компьютерная оптика. -2014. -Т. 38, № 3. -С. 511-520. - DOI: 10.18287/0134-2452-2014-38-3-511-520
  • Bauckhage, C. Bounding box splitting for robust shape classification/C. Bauckhage, J.K. Tsotsos//IEEE International Conference on Image Processing (ICIP 2005). -2005. -P. 478-481. - DOI: 10.1109/ICIP.2005.1530096
  • Sonka, M. Image processing, analysis and machine vision/M. Sonka, V. Hlavac, R. Boyle. -London: Chapman and Hall, 1993. -872 p. -ISBN: 978-0-412-45570-4.
  • Abbasi, S. Enhancing CSS-based shape retrieval for objects with shallow concavities/S. Abbasi, F. Mokhtarian, J. Kittler//Image and Vision Computing. -2000. -Vol. 18, Issue 3. -P. 199-211. - DOI: 10.1016/S0262-8856(99)00019-0
  • Siddiqi, K. A shock grammar for recognition/K. Siddiqi, B. Kimia//Proceedings of the 1996 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR '96). -1996. -P. 507-513. - DOI: 10.1109/CVPR.1996.517119
  • Zakharov, A.A. Finding correspondences between images using descriptors and graphs/A.A. Zakharov, A.Yu. Tuzhilkin, A.L. Zhiznyakov//Procedia Engineering. -2015. -Vol. 129. -P. 391-396. - DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.131
  • Barinov, A.E. Clustering using a random walk on graph for head pose estimation/A.E. Barinov, A.A. Zakharov//Proceedings of the 2015 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). -2015. - DOI: 10.1109/MEACS.2015.7414876
  • Баринов, А.Е. Алгоритм спектральной кластеризации с ограничениями для выделения лица человека на изображениях/А.Е. Баринов, А.А. Захаров, А.Л. Жизняков//Динамика систем, механизмов и машин. -2016. -Т. 2, № 1. -С. 222-228.
  • Zakharov, A.A. Recognition of human pose from images based on graph spectra/A.A. Zakharov, A.E. Barinov, A.L. Zhyznyakov//The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. -2015. -Vol. XL-5/W6. -P. 9-12. - DOI: 10.5194/isprsarchives-XL-5-W6-9-2015
  • Chung, F.R.K. Spectral graph theory/F.R.K. Chung. -Provides, Rhode Island: AMS, 1997. -207 p. -ISBN: 0-8218-0315-8.
  • ElGhawalby, H. Measuring graph similarity using spectral geometry/H. ElGhawalby, E.R. Hancock. -In book: Image Analysis and Recognition. ICIAR 2008/ed. by A. Campilho, M. Kamel. -Berlin, Heidelberg: Springer, 2008. -P. 517-526. - DOI: 10.1007/978-3-540-69812-8_51
  • Borg, I. Modern multidimensional scalling: Theory and applications/I. Borg, P. Groenen. -2nd ed. -New York, NY: Springer-Verlag, 2005. -614 p. -P. 207-212. -ISBN: 0-387-25150-2.
  • Viola, P. Rapid Object detection using a boosted cascade of simple features/P. Viola, M. Jones//Proceedings of the 2001 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR 2001). -2001. -P. 511-518. - DOI: 10.1109/CVPR.2001.990517
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp