基于二进制特征描述器的图像匹配算法

图像特征点匹配在视觉系统中有广泛的应用。针对加速分割测试特征FAST和二进制稳健基元独立特征BRIEF算法中存在的问题进行改进。首先,在FAST算法中使用简化模板提取图像特征点,通过构建图像金字塔实现尺度不变性。接着,根据人类视觉系统原理改进BRIEF算法的点对采样模式,并通过特征点方向的计算实现图像的旋转不变性。最后,使用易于计算的海明距离度量各特征点的相似度实现特征匹配。实验表明,提出的图像匹配算法性能优于其他算法,而且运行速度更快。     

基于距离融合的图像特征点匹配方法

针对ORB算法中特征点缺乏尺度不变性导致算法误匹配率高,以及二进制鲁棒独立基本特征（BRIEF）算法的描述子易受噪声影响的问题,提出了改进的特征点匹配方法。采用加速的具有鲁棒性的特征（SURF）算法进行特征点提取,利用带有方向信息的BRIEF算法进行特征点描述;在特征点邻域内选取随机点对,并对随机点对的灰度大小比较和相似度比较分别进行编码,采用汉明距离计算两种编码的差异;利用自适应加权融合的方式实现特征点相似性距离度量。实验结果表明,改进方法对于尺度变化、光照变化以及模糊变化的图像具有更好的适应性,与传统ORB特征点匹配方法相比能够获得更高的特征点正确匹配率,且该特征点匹配方法可用于改善图像拼接的性能。     

基于Harris多尺度角点检测的图像配准新算法

为改进角点检测算子的检测性能,提高基于角点的图像配准算法的配准精度,把多分辨分析的思想引入到经典的Harris角点检测中,构造了基于小波变换的灰度强度变化公式,并得到了具有尺度变换特性的自相关矩阵,从而构建了一种新的Harris多尺度角点检测算法。这样,使得新的角点检测可以在不同的尺度下获取角点,并克服了单一尺度的Harris角点检测可能存在的角点信息丢失、位置偏移和易受噪而提取出伪角点等问题。然后根据角度直方图得到的旋转角度,和提取的以角点为中心的特征子图,定义了角点点对的对齐度。最后,运用最大化对齐度准则来精确地确定角点匹配点对。实验表明,该配准算法具有精确性、有效性和抗噪性,实现了良好的配准效果。     

具有SIFT描述的多尺度角点图像配准

角点含有丰富的图像结构信息,在图像配准中是广泛应用的图像特征。Harris算法是经典的角点提取算法,Harris角点对图像旋转具有不变性,但对尺度变化敏感,在有尺度变化的图像配准中,应用受限。仿照SIFT特征点提取过程,提出了一种多尺度角点提取方法,提取的多尺度角点对图像旋转和尺度变化有很好的适用性。并用SIFT描述子描述,用光学及SAR图像进行了配准实验。结果表明,与SIFT、Harris算法相比,本文方法在保证配准精度的基础上,配准时间减少40%以上,特征点在配准过程中的利用率提高一倍多。     

基于改进ORB和网格运动统计的图像匹配算法

针对当前图像匹配方法中存在特征点匹配耗时长、匹配率不足等问题,提出一种基于改进ORB和网格运动统计的图像匹配检测方法。使用SURF算法提取图像特征点,构建4层图像金字塔为特征点赋予尺度不变性特征,并使用灰度质心法添加方向信息。由于运动的平滑性导致了正确匹配的特征点邻域有较多匹配的点,完成粗匹配后,使用基于网格运动统计的特征配准算法完成特征点误匹配的筛选与剔除。实验结果表明:所研究算法在图像发生旋转、尺度变化、模糊和亮度变化时配准精度均大于94%,具有较好的匹配识别率和鲁棒性。     

一种基于Zernike矩的局部特征检测方法

针对图像发生几何或质量畸变时局部特征区域提取效果不理想的问题,提出了一种基于Zernike矩的具有旋转不变性与尺度不变性的图像局部特征检测算子。该算法利用Zernike矩构建Hessian矩阵,以基于Zernike矩的Hessian矩阵的行列式与迹确定潜在兴趣点的位置,使用非极大值抑制获得多尺度模板下的最大角点响应,再经二维二次插值运算精确定位兴趣点位置,最后利用主曲率进行边缘响应抑制,利用梯度方向直方图确定兴趣点主方向,由兴趣点4×4邻域的8个方向构建描述算子。实验结果表明,该特征检测方法在视角变换、旋转缩放、图像模糊、图像压缩以及光照变化等图像畸变条件下是有效的,且具有良好的抗噪性能。     

基于LBP的尺度不变特征的描述和匹配算法

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法计算复杂度高和匹配速度慢的难题,提出一种新的基于局部二进制模式(LBP)的尺度不变特征变换算法.首先采用高斯差分尺度空间检测局部极大值,利用圆形邻域统计梯度方向直方图来确定特征点的主方向,再通过坐标轴旋转避免图像旋转的计算代价;然后运用改进后的LBP算子求取特征点邻域的纹理信息,得到132比特的特征点描述子,有效地降低了描述子的计算复杂度;最后运用逻辑与运算对描述子进行特征点匹配.图像匹配实验结果表明,该算法具有尺度不变性、旋转不变性、仿射不变性和光照不变性等优良特性,在保证匹配正确率与SIFT和CS-LBP算法基本一致的情况下,运算速度优于以上2种算法,其中光照不变性明显优于SIFT算法.     

基于角点检测的图像分割算法及在三维重建中的应用

针对基于单幅图像的三维重建方法的多解性和病态性的难点问题,提出了一种基于Harris多尺度角点检测的图像分割算法,将复杂的工程图像分离成若干个简单基本几何形体,分别对其重建以避免直接恢复深度信息的病态解问题;为了提高基于角点的图像配准算法的配准精度,把多分辨分析的思想引入到经典的Harris角点检测中,构造了基于小波变换的灰度强度变化公式,并得到了具有尺度变换特性的自相关矩阵,从而使改进的Harris角点检测算法具有旋转、平移和尺度的不变性;实验验证了改进算法的快速、准确和稳定的特性。     

视差图提取技术与OpenGL三维重建

在研究区域匹配算法和特征匹配算法的基础上,提出了改进的基于视差梯度的区域匹配算法和基于尺度不变性的Harris角点特征匹配算法,并进一步利用互补策略将两种算法结合起来,提出了一种区域和特征匹配相结合的立体匹配算法,该算法具有速度快、精度高和鲁棒性强等优点。利用该算法提取视差图,进而提取深度图,最后利用OpenGL进行三维重建,获得了良好的重建效果。     

基于ORB-LATCH的特征检测与描述算法

针对基于学习安排的三元组（LATCH）二进制描述子不具备尺度不变性且其旋转不变性,需要特征检测子辅助的问题,提出了一种基于快速定向旋转二进制稳健基元独立特征（ORB）和LATCH相结合的特征检测与描述算法。首先,在图像金字塔尺度空间上进行加速段测试特征（FAST）检测;然后,采用ORB灰度质心方法来进行方向补偿;最后,对特征进行LATCH描述。实验结果表明,所提算法具备运算量小、实时性高以及旋转和尺度不变性的特点,在相同的准确率下,其召回率优于ORB和哈里斯-LATCH （HARRIS-LATCH）算法,其匹配内点率比ORB算法提高了4.2个百分点。该算法在保持实时性的同时进一步缩小了与基于直方图的尺度不变特征变换（SIFT）和加速健壮特征（SURF）算法之间的精度差距,可对图像序列进行快速且精确的实时处理。     

基于LBP的图像区域复制篡改检测

研究尺度不变特征变换(SIFT)和旋转不变局部二值模式(LBP)相结合的特征匹配方法,提出一种基于LBP的图像区域复制-粘贴篡改检测算法。利用SIFT关键点检测方法检测图像中的所有关键点,计算以关键点为中心的周围图像区域的LBP特征,并将其作为关键点的特征描述,采用特征向量的欧式距离进行关键点匹配。实验结果表明,该算法在抗旋转、亮度变化处理和效率方面均优于基于主成分分析的检测算法。?     

基于Harris角点和SIFT描述符的高分辨率遥感影像匹配算法

影像匹配是诸多遥感影像处理和影像分析的一个关键环节。传统基于角点的灰度相关匹配算法由于不具备旋转不变性而需要人工干预进行粗匹配,无法实现自动化。SIFT(scale invariant feature transform)算法能很好地解决图像旋转、缩放等问题,但是对于几何结构特征更加清晰、纹理信息更加丰富的高分辨率遥感影像而言,该算法消耗内存多、运算速度慢的问题非常突出。将两者结合,提出基于Harris角点和SIFT描述符的影像匹配算法。实验结果表明,相比SIFT算法,该算法大量缩减了运算时间,同时保留了SIFT描述符的旋转不变性和对光照变化的适应性,克服了灰度相关算法无法实现全自动的缺点,在高分辨率遥感影像匹配上效果较好。     

Geometric transformations parameters estimation from copy-move forgery using image blobs and keypoints

A copy-move forgery is a passive tampering wherein one or more regions have been copied and pasted within the same image. Often, geometric transformations, including scale, rotation, and rotation+scale are applied to the forged areas to conceal the counterfeits to the copy-move forgery detection methods. Recently, copy-move forgery detection using image blobs have been used to tackle the limitation of the existing detection methods. However, the main limitation of blobs-based copy-move forgery detection methods is the inability to perform the geometric transformation estimation. To tackle the above-mentioned limitation, this article presents a technique that detects copy-move forgery and estimates the geometric transformation parameters between the authentic region and its duplicate using image blobs and scale-rotation invariant keypoints. The proposed algorithm involves the following steps: image blobs are found in the image being analyzed; scale-rotation invariant features are extracted; the keypoints that are located within the same blob are identified; feature matching is performed between keypoints that are located within different blobs to find similar features; finally, the blobs with matched keypoints are post-processed and a 2D affine transformations is computed to estimate the geometric transformation parameters. Our technique is flexible and can easily take in various scale-rotation invariant keypoints including AKAZE, ORB, BRISK, SURF, and SIFT to enhance the effectiveness. The proposed algorithm is implemented and evaluated on images forged with copy-move regions combined with geometric transformation from standard datasets. The experimental results indicate that the new algorithm is effective for geometric transformation parameters estimation.

     

结合快速鲁棒性特征改进ORB的特征点匹配算法

针对定向二进制简单描述符（ORB）算法不具备尺度不变性的问题,提出一种结合快速鲁棒性特征（SURF）算法和ORB的改进算法。首先,利用Hessian矩阵检测特征点的方法,使得提取出的特征点具有尺度不变性;然后,用ORB生成特征描述子;接着采用K-近邻算法进行粗匹配;最后,通过比率测试、对称测试、最小平方中值（LMedS）定理进行提纯。尺度变化时,该算法比ORB的匹配精度提高了74.3个百分点,比SURF的匹配精度提高了4.8个百分点;旋转变化时,该算法比ORB的匹配精度提高了6.6个百分点;匹配时间高于SURF低于ORB。实验结果表明,改进算法不仅保持了ORB的旋转不变性,而且具备了尺度不变性,在不失速度的前提下,匹配精度得到较大提高。