融合信息熵和特征提取的海水珍珠检测和识别技术研究

作     者：徐瑛 

作者单位：海南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李太君

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：海水珍珠识别 图像信息熵 颜色直方图 灰度共生矩阵 多特征融合 

摘      要：海水珍珠是我国一项重要的水产品,其外表珠光闪耀、美丽动人,在珠宝首饰界有着不可替代的地位。我国目前是通过人工识别方法对海水珍珠辨别真假,这在很大程度上依靠于人的经验积累,容易发生判断错误。因此探索利用数字图像处理、模式识别等技术对海水珍珠进行自动识别具有重要的现实意义。 由于海水珍珠的生理特征,其外表颜色和纹理特征呈现出一定的规律性,但同时又具有一定的随机性和离散性,所以本文采用融合信息熵、颜色特征、纹理特征等多种特征的技术方法对海水珍珠数字图像进行全面地分析和研究。在颜色特征方面,针对传统的平均分块颜色直方图缺少对各个分块的权重分配导致信息冗余的问题,提出了基于信息熵的多分辨率分块颜色直方图方法,实验表明,该方法不仅保留了分块颜色直方图旋转不变性和能够描述颜色空间信息等优点,并且在一定程度上去除了颜色信息的冗余,增大了图像相似度计算的准确率;在纹理特征方面,重点探讨了灰度共生矩阵法,针对海水珍珠本身的纹理特性,通过实验判断选取了最适合构造海水珍珠图像灰度共生矩阵的参数,然后根据灰度共生矩阵推导出海水珍珠图像的纹理特征参数;在多特征融合方面,分别计算出颜色和纹理特征的信息熵,然后根据各自的信息熵分配相似度中计算珍珠图像颜色和纹理的权重值。 运用上述创建的算法,提取海水珍珠和淡水珍珠图像特征,据此建立特征库进行比对研究。通过K均值聚类将样本分成三类：米黄色海水珍珠、米白色海水珍珠和淡水珍珠(以常用的米白色淡水珍珠为主)。在对海水珍珠进行识别时,设计了纹理和主色两层过滤,运用纹理过滤判断该图像样本是否继续参与检测,如果不在预设的阈值范围内,则判定该样本为非海水珍珠图像;如果在阈值范围内,则对其继续进行检测——主色过滤选取主色相对应的特征库。最后计算待检测图像与样本库的图像的特征进行相似度,利用最大相似度原则,判断待检测图像的所属类别,从而判定海水珍珠的所属类别。 实验表明,融合纹理和颜色的多特征技术提高了图像识别的效率