针对大视差图像拼接的显性子平面配准

目的 针对图像拼接中大视差图像难以配准的问题,提出一种显性子平面自动配准算法。方法 假设大视差图像包含多个显性子平面且每个平面内所含特征点密集分布。对该假设进行了验证性实验。所提算法以特征点分布为依据,通过聚类算法实现子平面分割,进而对子平面进行局部配准。首先,使用层次聚类算法对已匹配的特征点聚类,通过一种本文设计的拼接误差确定分组数目,并以各组特征点的聚类中心为新的聚类中心对重叠区域再聚类,分割出目标图像的显性子平面。然后,求解每个显性子平面的投影参数,并采用就近原则分配非重叠区域的单应性矩阵。结果 采用公共数据集对本文算法进行测试,并与Auto-Stitching、微软Image Composite Editor两种软件及全局投影拼接方法（Baseline）、尽可能投影算法（APAP）进行对比,采用均方根误差作为配准精度的客观评判标准。实验结果表明,该算法在拼接大视差图像时,能有效地配准局部区域,解决软件和传统方法由误配准引起的鬼影、错位等问题。其均方根误差比Baseline方法平均减小55%左右。与APAP算法相比,均方根误差平均相差10%左右,但可视化配准效果相同且无需调节复杂参数,可实现自动配准。结论 提出的显性子平面自动配准算法,通过分割图像所含子平面进而实现局部配准。该方法具有较高的配准精度,在大视差图像配准方面,优于部分软件及算法,可应用于图像拼接中大视差图像的自动配准。     

基于微观图像的图像拼接算法研究

针对传统图像拼接算法不适用于局部特征点多的微观图像实时拼接问题,结合Harris角点、SURF算法和K-Means算法提出了一种改进的算法。具体的算法流程如下：通过Harris角点提取微观图像中的特征点,并在形成SURF描述子后利用最近近邻算法对这些特征点进行粗配准。通过K-Means算法对初次配准的特征点进行聚类分簇获取聚类中心,并提取有效聚类区域的特征点。对有效的特征点进行精确配准,并校验配准后特征点的斜率一致性和距离一致性,从而实现精确的特征点匹配。实验结果证明,该算法克服了特征点多造成图像拼接时间长和拼接误差大的问题,具有较强的鲁棒性和稳定性,可应用于微观图像实时拼接领域。     

基于接入点的泰森多边形指纹聚类定位算法

针对KNN指纹定位算法定位耗时长和基于K-Means聚类的KNN指纹定位算法定位精度不稳定的问题,本文提出了一种以接入点为离散点生成泰森多边形,利用泰森多边形对指纹聚类,然后使用最强接入点法确定移动节点的定位区域,最后通过动态KNN算法进行定位的指纹聚类定位算法.实验表明,该算法能有效缩短定位时间并提高定位精度,在接入点数量变化时表现出较好的定位性能,且在不同定位区域中性能具有较好的普适性.     

基于全局拼接的航拍图像拼接算法研究

研究航拍图像的拼接问题,提高图像拼接的准确度。由于当通过航拍获取的图像中部分图像相互存在重叠区域的比例不大时,造成拼接不准确。传统的区域的图像拼接算法无法将具有较小重叠区域的图像准确拼接。为了提高航拍图像拼接的准确率,提出一种全局的图像拼接算法,通过使用SIFT算法提取图像的SIFT特征点,根据位置误差最小的原则完成两幅图像的SIFT特征点匹配,最后利用整体最优化方法对拼接结果进行优化,采用全局特征点的拼接方法,可避免传统方法只利用重叠区域灰度特征而不能准确拼接低重叠度图像的问题。实验证明,改进方法利用图像的全局信息,准确地实现图像的拼接,取得了满意的结果。     

利用大位移视图的自动可信图像修补

为了以自动的方式达到反映原始场景真实性的图像复原效果,提出一个基于大位移视图的自动可信图像修补技术框架.首先,根据优缺点互补的原则将几种显著特征检测器有效地结合起来,提取目标图像和大位移视图上均匀分布的准稠密特征对应点集.然后,受启发于先验模型与模型拟合问题,提出一个准平面场景区域聚类算法,通过对特征对应点集的聚类划分将整个自然场景图像分割表示成多个准平面场景区域,以校正大位移视图中的景物投影变形.最后,受启发于纹理合成与图像拼接技术,提出一个准平面场景区域合成算法,校正并缝合空洞周围的多个准平面场景区域重投影图像至目标图像上,以填补目标图像上的信息丢失区域.实验结果与实拍照片之间的视觉辨别困难表明了本文方法的有效性.     

特征点聚类高精度视差图像拼接

目的 针对不同视点下具有视差的待拼接图像中,特征点筛选存在漏检率高和配准精度低的问题,提出了一种基于特征点平面相似性聚类的图像拼接算法。方法 根据相同平面特征点符合同一变换的特点,计算特征点间的相似性度量,利用凝聚层次聚类把特征点划分为不同平面,筛选误匹配点。将图像划分为相等大小的网格,利用特征点与网格平面信息计算每个特征点的权重,通过带权重线性变换计算网格的局部单应变换矩阵。最后利用多频率融合方法融合配准图像。结果 在20个不同场景图像数据上进行特征点筛选比较实验,随机抽样一致性（random sample consensus, RANSAC）算法的平均误筛选个数为30,平均误匹配个数为8,而本文方法的平均误筛选个数为3,平均误匹配个数为2。对20个不同场景的多视角图像,本文方法与AutoStitch（automatic stitching）、APAP（as projective as possible）和AANAP（adaptive as-natural-as-possible）等3种算法进行了图像拼接比较实验,本文算法相比性能第2的算法,峰值信噪比（peak signal to noise ratio,PSNR）平均提高了8.7%,结构相似性（structural similarity,SSIM）平均提高了9.6%。结论 由本文提出的基于特征点平面相似性聚类的图像拼接算法处理后的图像保留了更多的特征点,因此提高了配准精度,能够取得更好的拼接效果。     

一种基于区域检测特征描述子的静态图像拼接算法

图像拼接技术是当前图像处理领域的一个热门研究课题。它将一组相互存在重叠部分的图像进行空间匹配对准,经融合后成为一幅包含各图像信息的大视场的完整图像。提出了一种基于区域检测特征描述子的图像拼接算法。算法由以下几部分组成：首先,在图像配准方面,主要采用区域检测特征描述子来寻找特征点和特征描述子并据此对图像进行匹配;然后,利用统计学方法寻找高效匹配点;接下来,运用单应性矩阵投影方法对图像做投影变换;最后,基于变换结果的图像融合拼接。     

宽基线视差图像的拼接算法

针对两幅视差图像的拼接问题，提出了一种新算法，即利用Hessian仿射不变检测算子检测出特征区域，利用SIFT特征描述算子提取特征区域特征矢量，根据特征矢量的欧几里德距离来建立图像间的稀疏对应关系；由这些对应点稀疏地确定场景中的一些点，以这些点为顶点建立场景的三角面片近似，再据此将重叠区域重投影生成推扫式成像的中间部分图像。将中间部分推扫式成像图像和原左图像的左半部分以及原右图像的右半部分一起拼接生成大图像。利用实际图像进行的拼接实验表明该算法是一个有效的视差图像拼接算法。     

网格形变细分的大视差图像拼接算法

针对大视差图像拼接后重叠区域出现重影、非重叠区域发生透视失真等问题,提出一种改进的大视差图像拼接算法。利用尽可能投影算法(APAP)建立低密度网格形变,根据待拼接图像成对匹配点的分布对重叠区域内的网格形变进行细分。通过随机采样一致性算法计算全局最优相似矩阵,校正非重叠区域发生的透视失真现象。将全局最优相似矩阵与网格单应矩阵加权叠加,实现目标图像形变。在此基础上,对目标图像重叠区域进行内容感知,保留重要度较低的区域并完成拼接,以避免重叠区域出现重影问题。实验结果表明,相对APAP、SPHP等算法,该算法的拼接效果更能还原真实场景,且拼接图像的均方根误差值较低。     

一种基于改进ORB算法的显微图像实时拼接方法

工业显微镜与图像拼接技术的结合被广泛应用于微观检测领域,通过创建高分辨率、大场景的微观图像,可以对半导体材料或电子器件进行大范围的表面质量评估和缺陷检测。然而在拼接过程中,由于显微图像分辨率高、特征信息丰富以及存在大量相似区域,导致图像配准准确率低,拼接时间过长。针对这种情况,提出了一种基于改进ORB算法的显微图像实时拼接方法,以实现快速配准和融合。首先通过相位相关法获得重叠区域的初始估计,然后通过改进的FAST算法对重叠区域图像进行特征点检测,并以BEBLID描述子替换BRIEF描述子进行特征描述,之后采用GMS算法对特征点进行粗匹配,并采用改进的RANSAC算法进行精细匹配并计算变换矩阵完成图像配准,最后通过非线性权重融合完成图像拼接。实验结果表明,本文提出的方法在具有良好的实时性的同时也能保持较高水平的准确率,且在图像的不同变化场景中也有良好的稳健性,可以满足显微图像实时拼接的要求。     

网格驱动的双向图像拼接算法

图像拼接是将不同视角下的多幅图像合并成一幅宽视角图像的技术。该技术不仅要求拼接后的重叠区域重影尽可能少,而且要求非重叠区域的扭曲尽可能小。在Moving DLT(Moving Direct Linear Transformation)的基础上,文中提出了网格驱动的双向图像拼接算法。对于重叠区域,利用双向Moving DLT做特征点对齐,并通过定量评估的方式来判断图像叠加的方式,进而得到拼接准确、重影少的结果;对于非重叠区域,利用网格在单应变换和相似变换后的顶点插值进行矫正,进而减小非重叠区域的扭曲。实验结果显示,提出的双向拼接算法比单向拼接算法更准确,对应点的MAE(Mean Absolute Error)会下降0.2个点,而且得到的拼接结果更加自然平滑。     

基于直线特征约束网格变形的航拍图像拼接

针对常用航拍图像拼接算法在处理存在视差的复杂图像时会出现鬼影、失真、不自然的问题,在APAP(as-projective-as-possible)算法的基础上,添加全局相似性和直线结构保护约束,提出一种基于直线特征约束网格变形的航拍图像拼接方法.首先,在图像重叠区域检测点、直线特征,并估计单应性扭曲;然后,使用网格将图像划分成多个局部图像块,建立网格优化模型,根据网格顶点坐标集定义一个包含图像扭曲不同特征的总能量函数,在APAP算法提供的局部单应性保证重叠区域对齐的前提下,对非重叠区域借鉴NISwGSP算法的全局相似性约束思想,并辅以直线结构约束提高拼接自然度;最后,在稀疏线性系统中求解能量误差最小化问题,得到最优网格顶点集,指导网格变形并完成航拍图像拼接.实验结果表明,所提出的变形方法能够减少重叠区域鬼影和非重叠区域失真问题,相比AutoStitch、APAP、AANAP、SPHP等经典算法拼接效果更自然,更能适应大视角的航拍图像拼接任务.     

一种快速去除大尺寸工件鬼影图像的精密拼接算法

为了提高大尺寸工件测量的精度和效率,针对现有拼接方法复杂度高且不能很好处理图像鬼影的问题,提出了一种快速去除大尺寸工件鬼影图像的精密拼接算法。该算法先通过SURF算法检测出相邻图像对应特征点,然后结合最近邻匹配法匹配特征点,零均值归一化互相关算法（ZNCC）判断、检测出图像是否存在鬼影;若存在鬼影,则用小波变换融合算法去除鬼影,并求出相邻两幅图像之间的单应性矩阵H,最后实现大尺寸工件精密拼接。结果表明,该算法不仅能有效地去除大尺寸工件图像鬼影,同时提高图像拼接精度和效率。     

使用线约束运动最小二乘法的视差图像拼接

目的 图像配准是影响拼接质量的关键因素。已有的视差图象拼接方法没有解决匹配特征点对间的错误配准问题,容易引起不自然的拼接痕迹。针对这一问题,提出了使用线约束运动最小二乘法的配准算法,减少图像的配准误差,提高拼接质量。方法 首先,计算目标图像和参考图像的SIFT（scale-invariant feature transform）特征点,应用RANSAC（random sample consensus）方法建立特征点的匹配关系,由此计算目标到参考图像的最佳单应变换。然后,使用线约束运动最小二乘法分别配准两组图像：1）第1组是目标图像和参考图像;2）第2组是经单应变换后的目标图像和参考图像。第1组用逐点仿射变换进行配准,而第2组配准使用了单应变换加上逐点仿射变换。最后,在重叠区域,利用最大流最小割算法寻找最优拼接缝,沿着拼接缝评估两组配准的质量,选取最优的那组进行融合拼接。结果 自拍图库和公开数据集上的大量测试结果表明,本文算法的配准精度超过95%,透视扭曲比例小于17%。与近期拼接方法相比,本文配准算法精度提高3%,拼接结果中透视扭曲现象减少73%。结论 运动最小二乘法可以准确地配准特征点,但可能会扭曲图像中的结构对象。而线约束项则尽量保持结构,阻止扭曲。因此,线约束运动最小二乘法兼顾了图像结构的完整性和匹配特征点的对准精度,基于此配准模型的拼接方法能够有效减少重影和鬼影等人工痕迹,拼接结果真实自然。     

基于SURF特征匹配的图像拼接算法

提出了一种了基于SURF（speed up robust features）特征匹配的图像拼接算法。SURF方法是一种快速且鲁棒性较好的特征提取算法,用该算法提取图像特征后,使用改进BBF（best bin first）的快速匹配算法来寻找图像间的匹配点;用LM算法对单应性矩阵进行优化时,本文提出使用梯度误差函数增强对光照变化的鲁棒性;最后采用多分辨率融合方法进行图像融合,有效地消除了拼接痕迹,并保持较高的分辨率。实验结果验证了该算法的高效性,对存在旋转、尺度缩放、视角以及光照变化的图像都具有良好的效果。     

基于仿真的无人机遥感图像拼接误差分析

针对多幅无人机遥感图像连续拼接时,累积误差逐渐增大导致拼接的图像严重扭曲变形的问题,提出了一种基于前方交会的投影误差修正算法。该算法根据前方交会原理,解算出同名点对所对应3D点的空间坐标;然后,将所有3D点正射投影到同一物平面上,并将正射点重投影到像平面上,获取校正后的同名点对;最后,利用M估计抽样一致性(MSAC)算法估计单应性矩阵,并进行图像拼接演示。仿真实验结果表明,所提算法能有效地消除投影误差,进而达到抑制无人机遥感图像拼接误差的目的。     

基于SR-SURF的岩石显微图像拼接

岩石显微图像拼接是对岩石分析和研究的关键环节, 由于岩石显微图像数量多(成百上千张)内容丰富并且包含大量相似易混淆区域, 导致拼接速率和配准准确率低, 并且多幅图像拼接时会产生误差累积导致拼接错位, 针对此问题提出了一种SR-SURF (similar region-SURF)的岩石显微图像拼接方法. 首先选用哈希指纹快速提取相似区域(similar region), 然后在此区域检测特征点; 之后利用改进的RANSAC (random sample consensus)算法剔除错误匹配点; 再然后选用最佳模板匹配纠正错误配准图像; 最后引入最小二乘法消除单应性矩阵相乘产生的累计误差; 实验结果显示本文的算法消除了多幅图像拼接产生的累计误差, 解决了拼接错位问题, 提高了拼接速率和配准准确率, 具有较高的实用价值, 推动了岩石薄片的数字化存储进程.     

基于GMS和改进最佳缝合线的视差图像拼接算法

针对视差图像拼接时,拼接图像存在鬼影、亮度不均匀等问题,本文提出一种基于网格运动统计（Grid-based Motion Statistics, GMS）和改进最佳缝合线的视差图像拼接算法。算法首先利用快速特征点提取和描述（Oriented FAST and Rotated BRIEF, ORB）算法提取特征点,并采用GMS算法筛除误匹配点;然后引入HSV颜色空间和图像梯度差改进能量函数,避免缝合线穿过图像边缘;最后基于图切割法求取最佳缝合线,进行图像的梯度融合拼接。仿真实验结果表明,在图像存在较大视差的情况下,本文算法特征点匹配正确率较基于尺度特征不变（Scale Invariant Feature Transform, SIFT）算法和基于加速稳健性特征（Speeded Up Robust Features, SURF）算法最低和最高提高了2.01倍和4.73倍,图像自然度平均提高了22.6%,且拼接的图像亮度均匀、无透视畸变。     

基于ASIFT的无缝图像拼接方法

传统图像拼接方法对尺度、视差和光照变化较大的图像配准效果不佳。为此,提出一种基于仿射-尺度不变特征转换(ASIFT)算法的无缝图像拼接方法。采用能够抵抗强仿射情况的ASIFT算法检测特征点,并对特征点进行提取与匹配。利用随机抽样一致算法反复迭代,找到精确的变换矩阵初始值,根据变换矩阵进行2幅图像之间的统一坐标变换,使用加权平滑算法完成图像的无缝拼接。实验结果表明,与基于SIFT特征的拼接方法相比,该方法的图像拼接效果较好。