基于視頻圖像識別與比對的原理分析及算法研究

梁凈

【摘 要】隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展和實際應(yīng)用的需求，出現(xiàn)了另一類問題，就是不要求其結(jié)果輸出是一幅完整圖像的本身，而是將經(jīng)過上述處理后的圖像，再經(jīng)過分割和描述提取有效的特征，進而加以判決分類。例如交通系統(tǒng)中的車牌自動識別，郵政系統(tǒng)中的信函自動分揀等等。可以認為把圖像進行區(qū)別分類就是對圖像的識別。圖像識別方法和應(yīng)用十分廣泛，也相當(dāng)復(fù)雜，正在發(fā)展之中。但是，對圖像識別來說，無論要識別的目標(biāo)是什么，都是要找出它們的共性，把具有同一共性的歸為一類，而具有另一種共性者歸為另一類。圖像識別研究的目的是研制能夠自動處理某些圖像信息的機器系統(tǒng)，以便代替人完成分類和辨識的任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】視頻圖像；目標(biāo)識別；目標(biāo)跟蹤；縮微環(huán)境

一、圖像比對與識別綜述

近年來，圖像技術(shù)一直是一個熱門的研究領(lǐng)域，技術(shù)的發(fā)展也是非常迅速，不斷有新的概念、技術(shù)產(chǎn)生。圖像之間的比對技術(shù)是其中的一個分支，傳統(tǒng)的圖像比對技術(shù)主要指靜態(tài)圖像之間的對比。主要是利用圖像的顏色特征、形狀特征、紋理特征等對圖像進行比較，根據(jù)這些統(tǒng)計特征，對圖像之間的相似度做出評價，從而作為圖像檢索的依據(jù)。

圖像識別的方法有很多，不同的識別對象，使用不同的識別方法，換句話說，識別方法是有針對性的，不存在通用的識別方法。

一個圖像識別系統(tǒng)可分為三個主要部分，第一部分是圖像信息獲取，它相當(dāng)于對被研究對象的調(diào)查和了解，從中得到數(shù)據(jù)和材料，對圖像識別來說就是把圖片、底片、文字圖形等用光電掃描設(shè)備變換為電信號以便后續(xù)處理。第二部分是信息的加工與處理。它的作用在于把調(diào)查了解到的數(shù)據(jù)材料進行加工、整理、分析、歸納以去偽存真，去粗取精，抽出能反映事物本質(zhì)的特征。當(dāng)然，抽取什么特征，保留多少特征與采用何種判決有很大關(guān)系。第三部分是判決或分類。這相當(dāng)于人們從感性認識升到理性認識而做出結(jié)論的過程。第三部分與特征抽取的方式密切相關(guān)。它的復(fù)雜程度也依賴于特征的抽取方式。例如，類似度、相關(guān)性、最小距離等等。 圖像識別方法己初步形成三大類：統(tǒng)計識別、結(jié)構(gòu)識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別等三大類。

二、圖像識別比對算法

1.直方圖法

直方圖是統(tǒng)計學(xué)中的術(shù)語，在數(shù)字圖像處理技術(shù)中，它可以用來表示彩色圖像不同色度級象素的組成情況，也可以表示灰度圖各灰度級象素的構(gòu)成。

以彩色圖HSV顏色空間為例，H 表色度，直方圖表示彩色圖像中，H分量每個色度級與其出現(xiàn)的象素數(shù)字（處于該色度級的象素的數(shù)目）間的統(tǒng)計關(guān)系。用橫坐標(biāo)表示色度（h），縱坐標(biāo)表示像素數(shù)，并據(jù)此作出像素數(shù)—色度值圖形，則該圖形稱為圖像的顏色直方圖。有時直方圖也采用某一色度值的像素占整幅圖像總像素的百分比作為縱坐標(biāo)，這種圖形叫做歸一化直方圖。直方圖能給出圖像的概貌性描述，它反映了在一幅圖像中不同色度級像素所占圖像總像素的比例，可以看出各色度級象素數(shù)目的多少及其分布情況，由此得出進一步分析和處理的依據(jù)。要研究圖像灰度變化范圍及各個色度級像素數(shù)的多少，就應(yīng)當(dāng)利用直方圖這一方法。對一幅圖像進行各色度級象素的統(tǒng)計，就可以得出圖像的直方圖。有了圖像直方圖，就有了圖像的改正方向，可以進一步制定方案進行圖像處理的其他研究。

2.模板匹配算法

模板匹配是用于幾何校正后的多波段遙感圖像去套準(zhǔn)，借助于求互相關(guān)函數(shù)的極值來實現(xiàn)。模板匹配方法是研究在一幅圖中是否存在某種已知模板圖像。它的基本原則是通過相關(guān)函數(shù)的計算來找到它以及被搜索圖的坐標(biāo)位置。

3.模板細化識別法

一個圖像的“骨架”，是指圖像中央的骨骼部分。是描述圖像幾何及拓撲性質(zhì)的重要特征之一。求一圖像骨架的過程通常稱為對圖像“細化”的過程。在細化一幅圖像x的過程應(yīng)滿足兩個條件；第一，在細化的過程中，X應(yīng)該有規(guī)律的縮??；第二，在X逐步縮小的過程中，應(yīng)當(dāng)使x的連通性質(zhì)保持不變。

必須指出，這種方法對模板和待識別圖像相對的位置要求比較嚴格，對應(yīng)圖像點應(yīng)該位于空間同—目標(biāo)點上，如果不是，必須先做幾何校正與配準(zhǔn)。

三、圖像識別比對技術(shù)的分析

1.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像識別技術(shù)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識別比對技術(shù)是一種比較新型的圖像識別比對技術(shù)，是在傳統(tǒng)的圖像識別方法和基礎(chǔ)上融合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的一種圖像識別方法。這里的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也就是說這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并不是動物本身所具有的真正的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而是人類模仿動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后人工生成的。

2.非線性降維的圖像識別比對技術(shù)

計算機的圖像識別比對技術(shù)是一個異常高維的識別技術(shù)。不管圖像本身的分辨率如何，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)常是多維性的，這給計算機的識別比對帶來了非常大的困難。想讓計算機具有高效地識別能力，最直接有效的方法就是降維。

四、結(jié)語

圖像識別比對技術(shù)雖然是剛興起的技術(shù)，但其應(yīng)用已是相當(dāng)廣泛。并且，圖像識別比對技術(shù)也在不斷地成長，隨著科技的不斷進步，人類對圖像識別比對技術(shù)的認識也會更加深刻。未來圖像識別比對技術(shù)將會更加強大，更加智能地出現(xiàn)在我們的生活中，為人類社會的更多領(lǐng)域帶來重大的應(yīng)用。在21世紀(jì)這個信息化的時代，我們無法想象離開了圖像識別比對技術(shù)以后我們的生活會變成什么樣。圖像識別比對技術(shù)是人類現(xiàn)在以及未來生活必不可少的一項技術(shù)。

【參考文獻】

[1]陳孟錟. 遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻圖像識別研究[D].福州大學(xué)，2006.

[2]崔朝陽，徐榮杰.圖像比對技術(shù)在監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].中國傳媒科技，2005（04）：33-35.