基于相位一致性原理的图像特征检测技术＋
吕尧新１刘志强２朱祥华１
（１北京邮电大学，北京，１００８７６
２香港城市大学，香港．Ｅｍａｉｈ
ｌｙｘ＠ｂｕｐｔ．ｅｄｕ．ｃｎ）
摘要：相位谱分析技术目前在图像纹理分析与边缘检测中正得到越来越多的应用．讨论了Ｆｏｕｒｉｅｒ变
换后得到的相位信息中包含的丰富的纹理结构信息，以及相位谱分析技术在图像特征辁洲中的应用，展
示了相位信息所揭示的图像的本质特征．提出了通过相位谱分析来去除光熙条件变化对霉像特征检测的
影响，并且以应用相位谱分析技术的＾睑识别系统的识别结果为例，证明了相位谱分析在图像特征检测
中的重要挂．
关键词：相位一致性特征检测边缘检测
引言
对数字信号进行离散Ｆｏｕｒｉｅｒ变换就可以得到图像的相位谱和幅度谱。相位谱分析是指在频域范围
内以相位谱为对象的信号处理技术。相位信息的重要性在Ｏｐｅｎｈｅｉｍ和Ｌｉｍ００的实验中得到了验证，它
对于人的视觉特征有很好的表达能力。生理学方面的实验也证明了人的视觉系统对于相位信息高度一致
的情况下十分敏感，而相位一致性恰好定义了相位信息的一致性度量标准。图像的特征检测和纹理分析
是图像分析中—个重要的方向，生理学的研究表明图像的特征主要由边缘来体现，人的视觉感知系统对
边缘比对区域更敏感，这也是彩色电视系统中采用大面积着色方法以节省带宽的原理。我们知道，数字
图像经离散Ｆｏｕｒｉｅｒ变换后可以得到幅度谱和相位谱，分别是对信号的各个频率组成部分的功率和相对
位置关系的描述，所以相位谱分析就为我们寻找一种对外部条件变化不敏感的特征检测方法提供了—个
思路。本文通过在最后相位谱分析技术对人脸识别系统的改进效果，说明了相位谱分析的在寻找图像不
变特征描述中起到的重要作用。
１相位谱分析
相位谱分析在模式识别领域内的比较成功应用之一就是利用相位一致性原理（ｐｈａｓｅ
ｃｏｎｇｒｕｅｎｃｙ）进
行纹理分析和边缘检测。所谓相位一致性，简单的说就是指图像的各个位置上各个频率成分的相位相似
度的一种度量方式，它是一个无量纲的量，其值是和图像的光照及亮度变化无关的。一幅大小为Ｍ
ｘ
Ｎ
的数字图像ｆ（ｘ，ｙ）可以看作是—个维数为Ｍ×Ｎ的二维数字序列，其二维Ｆｏｕｒｉｅｒ变换和逆变换定义
为：
，（…）＝去篓篓，（ｍ∽ｅｘｐ卜Ｊ勿（詈＋詈）】“∈【０，Ｍ－Ｉ】，ｖ∈【ｏ’Ⅳ－ｌ】
。
Ｍ－ＩⅣ－Ｉ
……
Ｌｌ，
，（‘）＇）＝∑∑Ｆ（Ｈ，ｖ）ｅｘｐ【Ｊ２，ｒ（等＋罟）】
工∈【ｏ。Ｍ－ｑ，ｙｅ【ｏ，Ｎ－Ｉ］
从某种意义上来说，我们可以认为在信号的Ｆｏｕｒｉｅｒ表示式中。相位谱包含图像的纹理结构信息，
而幅度谱包含图像的对比信息。在很多情况下，图像的相位谱可以保存信号的重要特征，而幅度谱却不
’本文受Ｈｏｎｇ
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