Haar特征介绍

1.Haar特征概述

Haar特征可以理解为卷积模板(如同prewitt、sobel算子,当然不完全一样),Haar特征分为三类:边缘特征、线性特征、中心特征和对角线特征,组合成特征模板。特征模板内有白色和黑色两种矩形,定义该模板的特征值为白色矩形像素和减去黑色矩形像素和。Haar特征值反映了图像的灰度变化情况。例如:脸部的一些特征能由矩形特征简单的描述,如:眼睛要比脸颊颜色要深,鼻梁两侧比鼻梁颜色要深,嘴巴比周围颜色要深等。但矩形特征只对一些简单的图形结构,如边缘、线段较敏感,所以只能描述特定走向(水平、垂直、对角)的结构,Haar特征多用于人脸检测、行人检测。

2.Haar特征的计算方法 

通过改变特征模板的大小和位置,可在图像子窗口中穷举出大量的特征。特征模板在图像子窗口中扩展(平移伸缩)得到的特征称为“矩形特征”;矩形特征的值称为“特征值”。矩形特征可位于图像任意位置,大小也可以任意改变,所以矩形特征值是矩形模版类别、矩形位置和矩形大小这三个因素的函数。故类别、大小和位置的变化,使得很小的检测窗口含有非常多的矩形特征,如:在24*24像素大小的检测窗口内矩形特征数量可以达到16万个。

3.利用积分图Haar特征的加速算法

刚开始认为积分图(Integral image)是个高深的东西,其实很简单。对于一个灰度图像I而言,其积分图也是一张与I尺寸相同的图,只不过该图上任意一点(x,y)的值是指从灰度图像I的左上角与当前点所围成的举行区域内所有像素点灰度值之和,有点耳熟吧。类似于图像直方图与图像累积直方图的关系,这里只不过是二维的图像。

       当把扫描图像一遍,到达图像右下角像素时,积分图像就构造好了。积分图构造好之后,图像中任何矩阵区域的像素累加和都可以通过简单运算得到如图2所示。而Haar-like特征值无非就是两个矩阵像素和的差,同样可以在常数时间内完成。所以矩形特征的特征值计算,只与此特征矩形的端点的积分图有关,所以不管此特征矩形的尺度变换如何,特征值的计算所消耗的时间都是常量。这样只要遍历图像一次,就可以求得所有子窗口的特征值。

 

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