基于小波变换的局部形状匹配

为解决仿射变换下的局部形状匹配问题,提出了一种新的基于小波描述子的局部形状匹配方法。算法首先基于分割点将轮廓曲线分段,为了更精确地描述每段子曲线,定义一种新的特征点--等面积分割点,并在子曲线上提取,基于该特征点构造一种新的具有局部特征的小波描述子。新定义的等面积分割点有比一般的特征点（角点、拐点、切点）更精确描述曲线的特性,能解决轮廓曲线平滑特征点少而不能被精确描述的问题;定义的等面积分割点和提取的小波描述子都具有仿射不变性,且均为局部描述符,因而该方法适合于仿射变换且在轮廓局部遮挡和缺失的情况下仍然有效。理论分析和实验结果都证明了该算法的有效性。     

基于空间分布描述符的SIFT误匹配校正方法

针对SIFT（scale invariant feature transform）特征描述符因仅利用特征点的局部邻域信息而对散落在图像内相似结构中的点极易发生误匹配的现象,提出了一种基于空间分布描述符的SIFT误匹配校正方法。该方法首先利用SIFT算法进行匹配;然后对于匹配结果中的特征点,再利用图像轮廓像素点对该点的空间分布信息进行重新描述,以形成一种独特性更高的空间分布描述符;最后运用此种描述符,对匹配结果中存在的“一对多”和“一对一”的错误匹配形式,分别采取两种不同的匹配策略进行校正。以真实图像进行的实验结果表明,该方法与RANSAC（随机抽样一致性)算法相比,其在不损失正确匹配的前提下,能够真正提高正确匹配率。     

一种基于形状描述的模型配准方法

针对模型配准中需要预配准操作的问题, 提出了一种基于几何形状描述的模型配准方法。首先利用一种基于距离场的几何形状描述方法从预配准模型中获取特征点并建立对应关系, 即构造预配准模型间的特征点对; 之后, 以特征点对为基础计算模型配准所需的转换矩阵以实现对模型的一步精确配准。实例表明该方法在不需要对模型进行预配准操作的情况下可实现模型的精确配准。     

三维点云模型特征张量描述符的构造及自相似性分析

三维模型局部自相似性是物体形状分析中的一个基本问题,其中,局部形状描述符的构建对自相似性分析的最终结果至关重要.针对此问题,提出了一种基于张量融合特征描述符的自相似性分析方法.首先利用相关面和反向点对点云模型进行形状直径函数(shapediameterfunction,SDF)的近似计算;然后利用谱聚类对模型进行过分割成模型子块,由K近邻(K-nearest neighbor, KNN)邻域点的SDF、形状指数(shape index, SI)和高斯曲率(Gauss curvature,GS)矩阵构造三维特征张量;最后利用张量范数构造映射得到形状描述符,并定义相似性度量分析模型子块之间的自相似性.对几种最新的方法(包括部分匹配和显著性检测)进行了实验,无论是直观视觉效果,还是相似性测度和相对误差上的评价指标,结果均表明,该方法可有效地对形状进行描述,提高了点云模型相似子块的识别精度.     

点线特征融合的误匹配剔除算法

特征匹配作为计算机视觉的一项关键技术而备受关注。近年来,基于描述子的特征点匹配技术取得了一系列突破性进展,但曲线长度不一、端点定位不准确以及周围包含的重复性纹理较多等因素,导致了曲线匹配研究依旧是一个极具挑战性的热点研究课题,且现有曲线匹配方法大多出现匹配总数少、匹配正确率低的问题。为增加特征匹配的总数和正确率,利用特征点和特征曲线的位置关系提出一种点线特征融合的误匹配剔除算法(Point Line feature Fusion,PLF)。首先定义点到曲线的距离,利用点、曲线描述子提取图像的点、线特征;其次确定落入匹配曲线对应支撑区域内的匹配点对,并根据匹配点组和曲线间的距离约束剔除错误曲线匹配;最后利用点线距离约束剔除匹配曲线支撑区域内的错误点匹配。实验选取了3种不同的点线组合,即SIFT技术提取的点特征分别与IOCD曲线描述子、IOMSD曲线描述子、GOCD曲线描述子提取的曲线特征相融合, 验证算法 对多种点、线描述子具有适用性,且该算法不仅适用于特征点与特征曲线的融合,亦适用于特征点与特征直线的融合,从而验证了其对多种图像特征具有适用性。实验结果表明,在旋转、视角变化、光照变化、压缩、噪音、模糊等变换条件下,该算法均能有效提高曲线特征匹配的匹配总数和匹配正确率,同时提高点匹配的正确率。     

基于局部曲面特征直方图的点云识别

针对三维点云的快速识别问题,文中提出基于局部曲面特征直方图的点云识别算法.首先,采用循环体素滤波算法,将不同分辨率的点云滤波至指定分辨率.再基于邻域曲率均值最大的关键点查找算法选取点云局部特征较明显的点作为关键点,根据关键点邻域内点云重心与邻域曲面内各点的法线和距离的关系计算关键点的特征描述符.然后,根据临近关键点间的空间关系和特征描述符欧氏距离进行特征匹配.最后,采用多线程识别框架,加快在线识别速度.实验表明文中算法识别速度较快.     

采用旋转匹配的二进制局部描述子

针对二进制描述子主方向计算误差影响图像匹配正确性的问题,提出了一种旋转不变的二进制描述子构造和匹配方法。在以特征点为中心的同心圆周上等间隔选取采样点,按照旋转不变的模式选取采样点对进行灰度值比较,将比较结果连接成二进制串,作为区域的描述子。匹配时比较描述子在所有旋转模式中的汉明距离,取最小值作为描述子的距离,实现不依赖于主方向的旋转不变性。配合多尺度特征检测方法,将采样模式进行缩放,并对图像进行亚像素插值,实现尺度不变性。描述子匹配的实验结果表明,本文方法在旋转,尺度和光照变换下的匹配效果比当前依赖主方向的二进制描述子方法具有更高的鲁棒性。     

结合轮廓与形状特征的仿射形状匹配

目的 针对仿射变换下形状匹配中存在的描述子对形状的描述能力不足,以及描述子计算耗时大的问题,改进基于所有图像点投影的方法,提出一种利用轮廓计算投影面积的仿射形状匹配算法。方法 该算法分为粗匹配和精匹配两个阶段。粗匹配阶段以CSS角点作为备选特征点,首先统计轮廓投影面积分布作为特征点描述子;然后利用动态规划蚁群算法匹配两幅图片公共特征点序列,并将匹配好的特征点序列记为对应的新特征点;最后采用该新特征点划分目标曲线,得到对应的轮廓曲线;这一阶段的目的是对形状的筛选以及寻找一致的轮廓特征点,同时完成轮廓曲线的划分。精匹配阶段,采用小波仿射不变描述子,对粗匹配阶段匹配代价最小的5%的目标进行对应曲线匹配,得到精匹配阶段的匹配代价,从而实现对仿射目标的识别;精匹配弥补了描述子对轮廓细节描述不足的问题。结果 算法的平均检索速度比传统基于形状投影分布描述子提高44.3%,在MPEG-7图像库上的检索效果为98.65%,在MPEG-7仿射图像库上的查准率与查全率综合评价指标比传统的基于形状投影分布描述子高3.1%,比形状上下文高25%。结论 本文算法匹配效果好,效率高,抗噪性强,解决了仿射描述子计算速度慢、描述能力不足的问题,能有效地应用于仿射形状匹配与检索领域。     

灰度序模式的局部特征描述算法

目的 在针对LIOP（local intensity order pattern）特征描述算法构造特征描述符过程中,计算描述子权值时未充分考虑采样点之间的局部信息及存在冗余的灰度序模式,从而导致特征描述符不准确的问题,提出一种结合采样点结构信息和剔除冗余模式的算法。方法 首先,研究了采样点局部信息,并利用采样点顺序结构构造了计算特征描述符权值方法;其次,分析了灰度序模式与对应特征描述子权值的关系;最后,在构造特征描述符时,将冗余的灰度序模式剔除。结果 对标准数据集（Oxford dataset）及另外4幅复杂光照变化的图像进行了仿真实验,得到132维的特征描述符。结果表明,与原始LIOP算法相比,该算法在不增加特征维度时precision-recall曲线有较大的提高,即提高了描述特征描述符描述能力,增强了特征对单调强度变化和旋转变化的鲁棒性。结论 提出的算法同时考虑了采样点的差异信息和结构信息,较为完整地保留了待描述点的局部信息,使得图像存在复杂光照强度情况下,能够得到较高精度和辨识度的特征描述符。     

基于拓扑分析的三维动漫人物造型重构

传统方法在三维动漫人物造型重构过程中未确定关键特征点,导致姿态图像匹配度低和收敛速度慢,为此设计一种基于拓扑分析的三维动漫人物造型重构方法。引用拓扑分析确定三维动漫人物造型的点、线、面结构,运用基于融合技术的边缘检测方法提取造型特征点,计算特征点的梯度值和梯度方向,以此来确定关键特征点,生成主方向和特征描述符。在此基础上计算与其对应的源数据库中关键点的描述符距离,根据最小距离和次小距离的比值实现特征点的匹配,利用交互式几何约束变形完成三维动漫人物造型重构。测试结果表明：设计的三维动漫人物造型重构方法的姿态图像匹配度整体在0.6以上,远高于传统重构方法的匹配度,且该方法的收敛速度较快,说明其适合应用在三维动漫人物造型重构设计中。     

基于傅里叶变换的形状上下文描述方法

提出了一种新的基于傅里叶变换的形状上下文描述方法,与以前的形状上下文描述子相比,增加了天然的旋转不变性,同时描述子本身也更加简洁.该傅里叶形状描述子,将全局采样点的分布信息有机地结合到了每个采样点的特征描述中去,从而使代表不同形状的采样点集可以得到准确的鉴别匹配.进一步考虑点集之间仿射变换的代价,从而可以很好地运用到二维形状分类识别问题中去.该方法满足平移、缩放、旋转三个不变性,在形状有遮挡、缺损的情况下都可以取得较好的容错识别效果.     

基于仿射不变性的轮廓曲线局部描述符

特征点(角点、拐点、切点)只反映轮廓曲线的部分信息,为更精确地描述曲线,定义和提取一种特征点——弦高点,基于该特征点构造一种曲线局部描述符,并将其用于曲线匹配。定义的弦高点比现有的特征点更精确描述曲线的特性,能解决轮廓曲线平滑特征点少而不能被精确描述的问题。文中定义的弦高点和构造的识别向量都具有仿射不变性,且均为局部描述符,因而文中方法适合于仿射变换且在遮挡的情况下仍有效。理论分析和实验结果都证明该方法的有效性。     

采用快速SIFT算法实现目标识别①

在基于原始SIFT算法的目标识别中,特征描述符的计算复杂,特征点的匹配时间较长,为此提出一种快速SIFT算法。该算法采用同心圆形窗口内的灰度累加值和差分值构建16维的简化描述符,并且在目标识别时,按照金字塔结构由粗至精进行特征点匹配。实验表明,在保证目标识别准确率的前提下,快速算法的运算时间比原始SIFT算法减少了两个数量级,具有很好的实时性能。