边界点数量对傅里叶描述子识别精度的影响-农业机械学报.PDFVIP

２０１４年９月 农 业 机 械 学 报 第４５卷 第９期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．０９．０４９ 边界点数量对傅里叶描述子识别精度的影响 赵三琴　刘德营　丁为民　申宝营 （南京农业大学江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室，南京２１００３１） 摘要：以傅里叶描述子（ＦＤｓ）为形状边界的特征识别时，边界点数量（Ｎ）是影响其识别精度的唯一不确定参数。 为合理选择该参数，以圆、椭圆、稻飞虱前翅边界为研究对象，以复数傅里叶描述子（ＣＦＤ）、椭圆傅里叶描述子 （ＥＦＤ）为边界特征，以类内相似度、类间相似度为评价指标，对边界点数量影响识别精度的实质进行试验分析和验 证。结果表明，边界点数量是以改变类内相似度／圆形边界信息量达到傅里叶描述子识别精度的改变，而且，一次 采样的边界点数量Ｎ ６４时，ＣＦＤ可以用较少的重采样的边界点数量（Ｎ １６）来描述边界的整体形状；一次采样 ≥ ≥ 和重采样的边界点数量对ＥＦＤ的识别精度均有影响，该描述子需要较多的边界点数量（Ｎ １２８）来表达边界的细 ≥ 节信息，尤其适用于边界形状极其相似的场合。 关键词：傅里叶描述子　特征识别　边界点数量　相似度　稻飞虱 中图分类号：ＴＰ３９１４１；ＴＰ２４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）０９０３０５０６ 　　引言 １　傅里叶描述子 在图像处理和模式识别领域，描述或识别边 若设物体边界为一条封闭曲线，该曲线可看作 界曲线（形状）是一个很重要的问题。目前用于边 以边界周长为周期的函数。傅里叶描述子实质上是 界轮廓的描述方法很多，其中傅里叶描述子具有 对该周期函数展开成傅里叶级数的系数，是物体边 平移、旋转和尺度变换的不变性，被广泛应用于各 界曲线信号频域分析的结果。图１ｂ、图１ｃ给出了 种生物体以及平面图形的识别与检索的研究 对同一边界（图１ａ）进行复数傅里叶和椭圆傅里叶 ［１－６］ 分解的效果图。表１给出复数傅里叶描述子及其归 中 。边界点数量是唯一的不确定参数，它的大 ［１２］ ［１３］ 小影响傅里叶描述子形状识别和检索的精度。对 一化 、椭圆傅里叶描述子及其归一化 、形状相 ［１４］ ［１５］ 于边界点数量的选取，文献［１］以字母和飞机图形 似度 以及边界能量 的计算公式。假定形状边 为研究对象，采用复数傅里叶描述子方法，以识别 界坐标为（ｘ（ｉ），ｙ（ｉ）），ｉ＝０，１，…，Ｎ－１，Ｎ为边 率为评价标准，得到边界点数量的合适范围为 界点数量。 ［１６，６４］；文献［７－１１］将边界点数量直接选取为 观察图１，复数傅里叶描述子、椭圆傅里叶描述 定值，分别为６４、１２８、１２８、２５６、５１２。从现有的文 子是将任意边界分别分解为与原始边界具有相同边 献可以看出，边界点数量影响傅里叶描述子识别 界点数的一系列圆、椭圆（根据公式，椭圆傅里叶描 精度的实质还不清楚，对任意边界的边界点数量 述子是将边界横纵坐标分别进行傅里叶变换，每阶 的确定也没有切实可行的通用的方法。为解决上 椭圆实际上是２个圆的叠