基于深度学习的电力设备红外可见光图像智能配准方法研究

红外图像与可见光图像的融合分析是提升红外图像中电力设备定位精度和缺陷诊断准确度的有效途径。针对两种模态数据融合分析关键步骤中的红外图像与可见光图像配准问题进行研究。鉴于红外图像与可见光图像存在的模态差异,采用基于自监督学习的SuperPoint特征点提取与描述方法,提取具有模态不变性的稀疏特征点;采用基于深度图卷积的SuperGlue方法,结合全局特征点的空间及特征相关性信息,提升特征匹配的准确度;最后,采用渐近采样一致性的PROSAC方法对红外与可见光图像间的变换参数进行估计,实现配准。与传统算法对比表明,本文所提方法具有更高的模态鲁棒性,得到了更准确的配准结果。     

基于KAZE的自适应模糊图像配准算法

为了提高图像配准算法对于模糊图像的配准性能,提出一种融合非线性尺度空间和空间余弦相似度的自适应模糊图像配准算法。该算法将非线性尺度空间理论应用于图像的局部特征提取,采用KAZE算法提取图像的特征点,以构成M-SURF特征描述符;利用空间余弦对图像特征点进行匹配,并且根据不同的图像特性进行自适应阈值匹配,以得到便于寻求最优变换关系的合理数量的匹配点对;最后采用RANSAC算法滤除误匹配点对,以提升算法精度。实验结果表明,该算法可以有效地提高模糊图像配准的匹配准确率和精度,准确率和精度比KAZE算法最大可以提高25%和7.909像素,具有更好的配准性能。     

基于灰度冗余和SURF算法的电气设备红外和可见光图像配准

为了对电力设备故障进行更为有效和直观的诊断,提出了一种基于灰度冗余和SURF算法的红外和可见光图像的配准方法.该算法对红外图像和可见光图像进行基于灰度冗余的处理,利用SURF方法分别找到两幅图像的特征点并求出其描述子,通过RANSAC(随机采样一致性)对这些特征点进行精确配对,通过最小二乘法求得仿射变换参数并实现两幅图像的配准.实验表明,该方法与其他配准方法相比,具有速度快,鲁棒性高等优点,具有较高的实用价值.     

基于R-MI-rényi测度的可见光与红外图像配准

针对红外与可见光图像配准的准确性与鲁棒性问题,提出一种基于R-MI-rényi测度的由粗到精红外与可见光图像配准方法。首先通过分析红外与可见光传感器的成像原理,确定红外与可见光传感器在相对位置固定时的配准变换参数;然后采用Hough变换检测模板图像的直线特征,并利用待配准图像对应直线段的长度和斜率确定粗配准参数;根据粗配准参数确定搜索区域与匹配窗口尺寸,利用rényi互信息与Harris角点函数相结合的R-MI-rényi匹配测度在粗配准对应区域内搜索匹配点对;最后使用RANSAC方法完成图像的精确配准并求解图像转换参数矩阵。分别选取标准测试图像集和真实测试图像集对本文方法和现有代表方法进行综合对比,实验结果表明,方法在像素误差、标准差以及时间消耗等方面均优于其他对比方法,说明方法具有较高的配准精度和效率、较好的鲁棒性,综合性能最优。     

一种优化的图像配准算法

为了降低传统尺度不变特征变换(SIFT)算法的特征点检测与匹配的时间复杂度,提出一种优化的图像配准算法,即采用Trajkovic算法检测特征点,并采用SIFT算法的分配描述符方法分配特征点描述符参数,再用稀疏降维原理对特征点描述符参数进行降维处理,最后,采用基于双向匹配的相似性度量算法进行特征点匹配。模拟实验选择检测图像的特征点数、匹配对数、正确匹配对数、匹配正确率、配准时间与配准时间下降率6个指标作为评估标准,结果表明,优化算法在特征点配准正确率方面与传统SIFT算法相当,但在特征点配准速度方面有明显提升。     

基于灰度冗余和SURF算法的电气设备红外和可见光图像配准

为了对电力设备故障进行更为有效和直观的诊断,提出了一种基于灰度冗余和SURF算法的红外和可见光图像的配准方法.该算法对红外图像和可见光图像进行基于灰度冗余的处理,利用SURF方法分别找到两幅图像的特征点并求出其描述子,通过RANSAC(随机采样一致性)对这些特征点进行精确配对,通过最小二乘法求得仿射变换参数并实现两幅图...     

基于非下采样Contourlet变换耦合特征选择机制的可见光与红外图像融合算法

为了克服当下较多可见光与红外图像融合方法因忽略了光谱特征而导致融合图像存在光谱扭曲、目标内容显著度较差等不足,提出了非下采样Contourlet变换(nonsubsampled contourlet transform, NSCT)耦合特征选择机制的图像融合算法。首先,通过NSCT对可见光与红外图像计算,分离出其不同图像系数。然后,利用信息熵函数,度量图像所含信息量的丰富度,以形成低频系数的融合系数,得到富含红外目标等丰富信息的融合低频系数。采用像素点的邻点信息,度量图像的清晰度特征,并引入均值函数,度量图像的光谱特征,再联合图像的清晰度特征,构造特征选择机制,从图像中选择理想的高频系数融合函数,获取兼顾细节特征和光谱特征的融合高频系数。最后,通过实验结果发现,较现有的融合算法而言,所提算法拥有更好的融合质量,更好地保持了图像的光谱特征,且目标内容显著。     

基于IHS变换与自适应区域特征的遥感图像融合算法

当前较多遥感图像融合算法主要通过独立像素点的像素特征来完成图像子带的融合,忽略了图像子带的区域相关性,导致融合图像存在不连续以及模糊效应等不足。因此,设计了IHS变换耦合自适应区域特征的遥感图像融合算法。引入IHS(intensity, hue, saturation)变换,对多光谱(MS)图像进行分解获取强度分量,将其与全色(PAN)图像进行融合。再通过非下采样Contourlet变换(NSCT)对PAN图像与强度分量进行子带分解,获取高、低频子带信息。并利用图像的区域能量以及区域空间特征,对低频子带融合模型的调节因子进行自适应整定,使得融合低频子带能够包含更多的空间信息。基于图像的区域方差特征来构建高频子带融合模型,使得融合高频子带能够包含更多的纹理信息。实验结果表明,与当前遥感图像融合算法相比,所提算法的融合图像具有更好地光谱特性以及空间特性。     

基于智能监测终端的可见光与红外图像配准融合方法

针对可见光图像与红外图像分辨率差异大和色彩差异大的问题,提出一种基于亚像素优化和局部强度特征不变描述的可见光和红外图像配准算法,从有限离散剪切波变换、迭代配准以及配准点领域亚像素优化方面对新方法进行分析,并通过实际应用证明新方法可以实现可见光与红外图像准确配准与融合分析,快速准确地定位设备过热点。     

粒计算在图像拼接中的应用研究

应用粒计算理论提出了一种新的基于特征的图像拼接算法.图像拼接技术的关键在于图像配准问题,采用的配准方法是首先建立图像的粒计算模型,对图像进行边缘检测得到边缘图;在边缘图中利用梯度信息提取图像特征点;对两幅图像的特征点进行相关操作找出匹配特征点.实验结果表明文中所提算法的运算效率和拼接结果优于传统算法,且算法稳健,取得了良好的效果.     

Sonar Image Registration and Mosaic Based on Line Detection and Triangle Matching

Image registration is an important research topic in the field of computer vision, in which the registration and mosaic of side-scan sonar images is the keypoints of underwater navigation. However, the image registration method of keypoints is not suitable for sonar images which do not have obvious feature points. Therefore, a method of sonar-image regis-tration and mosaic based on line segment extraction and triangle matching is proposed in this paper. Firstly, in order to extract features from sonar image, the LSD method is introduced to detect line feature from images, and line segments are filtered by the principle of attention; after that, triangles are formed from line segments, an image transformation matrix can be calculated through the heuristic greedy algorithm from these triangles; finally, images are merged based on the transformation information. On the basis of practical tests, it is found that, the feature extraction method used in this paper can better describe the outline of underwater terrain, and there is no obvious stitching gap between the result of sonar images stitched. Experimental results show that the proposed method is effective than the keypoints method of the registration and mosaic of sonar images.     

基于SURF算法的HIFU治疗前后超声图像配准研究

高强度聚焦超声(HIFU)治疗过程中,医生通常将治疗前后的超声监控图像直接相减,得到治疗区域的图像来判断治疗效果。由于治疗后病人的体位可能会变化,导致治疗前后采集的图像发生偏移,通常需要先将HIFU治疗前后的超声监控图像进行配准。提出了一种基于加速鲁棒性算法(SURF)和超声监控图像散斑特征的快速图像配准方法。首先利用经典的SURF特征检测器分别提取治疗前和治疗后超声图像中的特征点,采用欧式距离匹配提取的特征向量,通过超声图像的固有属性散斑特征的分布规律优化配准参数并用RANSAC算法去除错误匹配点对,最后利用最小二乘法求出图像之间的映射关系完成配准。实验结果表明,该算法能自动搜索治疗前后超声监控图像中的对应特征点,比传统的人工筛选特征点效率更高,且利用散斑特征的分布规律优化后的SURF算法相比标准的SURF算法配准精度更高。     

GPU 加速的路径依赖数字图像相关法

对于数字图像相关法(digital image correlation, DIC)计算效率的需求日益增长,提出了一种图形处理器(GPU)加速的路 径依赖 DIC 方法。 该算法利用基于快捷傅里叶变换的互相关算法(FFT-CC)计算初始种子点,利用反向组合高斯牛顿法( IC-GN)进行亚像素匹配,然后通过初值传递策略快速产生多个新种子点参与亚像素匹配的并行计算,从而使其快速扩散,直至完 成整个感兴趣区域的计算。 利用公开的实验图例进行测试,结果表明方法精度良好,能得到清晰的表面变形云图,并且能在子 区大小 17×17 pixels 时获得 6. 5×10 5 点/ s 的计算速度,相对于典型的高速 DIC 算法速度提升超过 50%,为高速 DIC 算法的设计 提供了参考。     

Adaptive and self-evaluating registration method for myocardial perfusion assessment

With the advent of ultra-fast MR I, it is now possible to assess non-invasively regional myocardial perfusion with multislice coverage and sub-second temporal resolution. First-pass contrast enhanced studies are acquired with ECG-triggering and breath holding. Nevertheless, some respiratory induced movements still remain. Myocardial perfusion can be assessed locally byparametric imaging methods such as Factor Analysis of Medical Image Sequences (FAMIS), provided that residual motion can be corrected. An a posteriori registration method implemented in the image domain is proposed. It is based on an adaptive registration model of the heart combining three elementary shapes (left ventricle, right ventricle and pericardium). The registration procedure is performed on a potential map derived from the distance map. To evaluate the quality of the registration procedure a superimposition score between the registration model and the contour automatically extracted in the sequence is proposed. Rigid transformation hypotheses and registration analysis provide an efficient and automatic method which allows the rejection of outlier images, such as; outof synchronisation images, out of plane acquisitions. When compared to a manual registration method, this approach reduces processing time and requires a minimal intervention from the operator. The proposed method performs registration with a subpixel accuracy. It has been successfully applied to simulated images and clinical data. It should facilitate the use of MR first-pass perfusion studies in clinical practice.     

面向地理对象的高分光学与SAR影像一体化分割

由于光学和SAR影像成像方式的巨大差异,为提取统一的光学和SAR对象集合造成了很大的困难。为此,本文提出了一种面向地理对象的高分光学与SAR的一体化分割方法。该方法不同于传统一体化分割同时处理异源影像的策略,而仅对光学影像进行分割,从而获得可靠的地理对象集合;在此基础上,为每个对象自适应提取标记点,并依据粗配准结果将其投影到SAR影像中;最后,在SAR影像中开展基于标记点的区域增长,最终获得与光学影像分割对象相匹配的对象集合。通过对多组光学和SAR影像的实验结果表明,所提出方法提取的光学—SAR匹配对象集合更加接近实际的地理对象,且J-value可达7.8以上,在目视分析和定量评价中均显著优于对比方法。     

基于SIFT和NMF-SVD的NSCT域抗几何攻击水印算法

为了进一步提高水印算法的鲁棒性,提出了一种在无下采样Contourlet变换(non-subsampled contourlet transform,NSCT)域中利用尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)特征点进行几何攻击校正,并结合非负矩阵分解(non-negative matrix factorization,NMF)和奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的图像抗几何攻击水印算法。该算法首先对RGB宿主图像进行两层NSCT并分别提取低频部分的红色分量和蓝色分量;然后充分利用非负矩阵的线性无关性和稀疏性以及奇异矩阵的稳定性,对蓝色低频分量进行水印的嵌入;最后利用红色低频分量的SIFT特征点信息对宿主图像进行几何攻击校正,恢复水印的同步信息后再提取水印。大量的实验结果表明,该算法在保证不可感知性的前提下,对于常规图像处理具有更好的鲁棒性能,并能有效地抵抗各类几何攻击和组合攻击。     

铁路视频监控中基于多算法结合的图像拼接

针对铁路视频监控系统中单个监控摄像头视角范围有限的问题,提出一种用于扩大监控视角的图像拼接方法。首先提出一种简单的输入图像排序算法,对输入的两张具有部分重叠的图像进行自动排序,可以提高监控系统的可靠性和图像的配准精度;然后采用尺度与旋转不变的SURF算法提取特征点,并用改进的RANSAC算法剔除误匹配点,进一步保证了图像配准的精度,使正确匹配的特征点达到总数的80%以上;最后以渐入渐出法进行图像平滑过渡融合,消除了由于光照引起的图像拼接缝隙。实验表明,本方法在图像拼接的速度和精度上取得了较好的效果,适用性较强。     

基于 FAST 角点和 FREAK 描述符改进的无人机景象匹配算法

在无基准图的无人机返航过程中,实时图和航路点的景象匹配是无人机返航成功的关键。为提高景象匹配的实时性和鲁棒性,提出了基于加速分割检测特征(FAST)角点检测和快速视网膜关键点(FREAK)描述符的无人机景象匹配算法。首先,针对FAST角点检测方法的无尺度不变性、特征点数量冗余的缺点进行了改进;接着,对FREAK二进制描述符进行简化,以提高匹配速度;然后,采用K近邻比值法和RANSAC方法进行特征的初匹配和精匹配,并建立定位模型,从而获得航路点与无人机当前位置的实际距离和方位信息;最后,对算法的各项性能做实验验证。所提出的算法定位方向偏差在1°以内,像面距离偏差稳定在0.6 pixel,运行时间0.43 s,远小于尺度不变特征转换(SIFT)和加速鲁棒特征(SURF)算法的处理时间。在尺度变换和噪声等条件变化的情况下,相比SIFT和SURF等算法,所提算法取得了较好的正确匹配率,具有更好的鲁棒性。实验结果表明所提出的算法鲁棒性好,运算速度快,尤其在视角变换方面表现优秀,更适合无人机视觉辅助导航。