视频拼接中最优自适应单应性矩阵求解算法

针对交通场景中对视频拼接速度要求较高的特点,提出了利用视频帧最优单应性矩阵进行实时拼接的双线程快速算法。首先,利用SURF(Speeded up robust features)算法提取图像特征点;其次,通过NN(Nearest neighbor)算法以及优化的RANSAC(Random sample con-sensus)算法进行特征点的匹配,并去除误匹配点对;再次,利用重叠区域的归一化协方差相关函数最大化得到视频前k帧配准效果最佳的单应性矩阵,作为后继视频帧场景拼接的映射矩阵;同时,采用KLT算法对k+1的后继视频帧特征点进行动态跟踪,若匹配点对的数量变化超过了给定的阈值,则认为当前的最优单应性矩阵需要进行优化和变换,重新计算k幅视频帧中新的特征点对,经匹配后求取新的最优单应性矩阵。在交通场景中的拼接实验证明,该快速算法平均视频帧的拼接处理速度小于100ms,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拼接效果,具有参数估算准确,计算量小、速度快的优点,能够满足系统对视频拼接的实时性和精确性要求。     

基于生成对抗模型的可见光-红外图像匹配方法

针对现有异源图像匹配存在的模态差异大、匹配难度大、鲁棒性差等问题, 基于生成对抗网络转换思想及传统的局部特征提取能力, 提出基于生成对抗模型的可见光-红外图像匹配方法. 依据生成对抗网络（GAN）的风格转换思想, 增加了损失函数计算通路并构建新的损失函数, 改进模型在异源图像上的转换效果. 利用SIFT算法分别提取转换后同源图像的特征信息, 确定待匹配点的位置和尺度. 依据匹配策略间接完成待配准图像的特征匹配及相似性度量. 在实景航拍数据集上进行实验验证. 结果表明, 利用该方法能够有效地处理多模数据, 降低异源图像的匹配难度, 为多模态图像匹配问题提供新的思路.     

一种基于动态背景的运动目标提取方法

为了实现旋转摄像头下运动目标的监控,提出了一种动态背景下提取运动目标的方法．在全局运动估计过程中,首先提取当前帧的特征点并将其离散化,然后以特征点为中心在当前帧和前一帧之间进行块匹配,其后用3σ准则除去误差块,从而得到全局运动估计量,并且在VC平台上实现了该算法．     

复杂图像特征点提取与匹配方法

采用改进的SIFT（Scale Invariant Feature Transform）算法对自然环境下获取的复杂场景图像进行特征量提取;通过添加存入最小优先级队列的限制条件,对现有的BBF（Best Bin First）匹算法进行改进以提高算法的搜索效率;针对复杂图像误匹配较为严重的现象,设置匹配判定准则和几何约束条件,对匹配结果中可能的误匹配加以剔除。实验结果表明,新方法在匹配效率和匹配准确率的提高上效果明显。     

鲁棒的新型特征提取和匹配算法

针对现有图像特征匹配算法高复杂度、耗时长等问题,提出一种基于局部特征点的新型特征匹配算法。首先,构建尺度金字塔,在不同的尺度上进行FAST特征点检测,根据特征点的Harris响应对特征点进行排序选取;然后利用图像的矩和积分图的方法获得特征点方向,再根据同心圆的采样模式构造特征点向量,最后根据特征点向量的汉明距离进行特征匹配。实验研究表明,该算法在图像有一定程度的缩放、旋转和噪声影响的条件下,运行效果仍然稳定可靠。与传统的SIFT算法相比,该算法在保证特征提取与匹配良好性能的前提下,运行速度要比SIFT算法快数倍。     

Automatic Image Registration Algorithm Based on Wavelet Transform

I mage registration is the process of determiningthe transformation which matches best,according tosome si milarity measure,two i mages of the samescene taken at different ti mes or from different viewpoints[1].It has broad applications in many domainssuch as military,medicine,remote sensing and com-puter vision,so a wide range of registration tech-niques has been developed abroad and at home formany years.Given the diversity of remote sensingi mage,complexity of i mage warp,differences be-twe…     

动态场景下基于视差空间的立体视觉里程计

针对实际的复杂动态场景,提出了一种基于视差空间的立体视觉里程计方法.利用SIFT特征点的尺度和旋转不变性及一些合理的约束条件,实现左、右图像对和连续帧间的特征点匹配和跟踪.通过结合了RANSAC的最小二乘估计滤除运动物体上的干扰特征点,得到较为准确的运动参数的初始值,在视差空间中推导出视觉里程估计的数学模型,通过最小化误差函数得到最终运动估计.实验结果表明,该算法在室内外存在运动物体的复杂动态场景中都具有较传统方法更高的精度.     

基于月貌匹配的视觉导航方法

针对月面探测器在接近、下降、着陆阶段所要完成的精确导航任务,提出了一种基于月貌匹配的月面探测器的视觉导航方法.月面探测器下降过程中,与探测器固联的CCD相机所拍摄的月面图像相对于图像数据库存在较大的旋转和缩放.采用Scale Invariant Feature Transform(SIFT)算法提取月貌特征并在图像数据库中进行匹配,克服了存在较大的旋转和缩放的图像的匹配问题.最后,利用月貌匹配点的地理信息,通过2D/3D位姿估计方法,估计出探测器在地理坐标系下绝对的位置和姿态.仿真结果表明该方法有效,可以应用在月面探测器在接近、下降、着陆段的导航任务中.     

基于尺度配准的航拍图像与卫星影像匹配方法

随着无人机航拍技术的普及,航拍图像在目标检测和跟踪的应用得到普遍研究,而航拍图像与卫星影像的匹配研究相对较少。由于成像机理和成像视角的不同,无人机航拍图像与卫星影像存在较大的尺度差异,现有的图像匹配方法难以实现航拍图像与卫星影像的有效匹配。为了解决这一问题,提出了一种实现具有大尺度差异的航拍图像与卫星影像匹配的方法。该方法通过卫星影像的经纬坐标信息和无人机航拍图像成像时刻的相机位姿信息,对无人机航拍图像进行方向和尺度的配准;然后利用航拍图像成像时刻的位置信息,对卫星影像进行粗匹配,得到包含航拍图像匹配区域在内的卫星影像子图;再利用神经网络提取配准后的航拍图像与卫星影像子图的卷积神经网络（convolutional neural networks,CNN）特征,并基于CNN特征实现航拍图像与卫星影像的精匹配。仿真实验结果表明,本文所提方法能够有效的实现大尺度差异的航拍图像与卫星影像匹配。通过将本文匹配方法与现有图像匹配算法匹配精度的对比分析,证明了本文匹配算法的有效性和优越性。     

基于注册和多尺度表观模型的三维头部跟踪

针对人体大范围运动下的头部姿态跟踪问题,提出一种基于尺度不变特征变换（SIFT）局部描述符注册和多尺度表观模型的三维头部姿态跟踪方法.基于SIFT局部描述符的注册算法通过在两帧灰度图像间进行特征点匹配计算两帧间的头部运动,在两帧人脸图像的尺度有一定变化时仍可得到精确结果.多尺度视角表观模型可以减少大范围跟踪时的误差累积,该模型在线选取具有不同头部姿态的关键帧,并通过多次注册的方法来减少当前帧的误差累积.实验结果表明,该方法不仅跟踪结果准确（均方根（RMS）误差为4 °）,而且在人体前后运动约1 m和头部进出摄像机视角情况下均很鲁棒.     

SIFT特征在图像配准过程中的应用研究

针对现有基于特征的图像配准方法所存在的特征提取的多样性和相似度计算的复杂性等问题,提出了一种基于SIFT特征的图像配准方法．首先利用SIFT算法提取出图像的特征点,用欧式距离比进行特征匹配,然后利用图像位置的先验条件,采用RANSAC算法去除误匹配,最后计算出待配准图像和基准图像间的变换关系参数．实验结果证明了该算法的有效性．     

融合光流与特征点匹配的单目视觉里程计

针对城市平坦路面准确实时定位的问题,提出将光流跟踪法与特征点匹配进行卡尔曼融合的单目视觉里程计方法.基于平面假设,利用光流跟踪法进行帧间小位移定位,同时利用传统的加速鲁棒特征点（SURF）进行帧间大位移匹配来矫正光流法结果.通过卡尔曼滤波更新机器人的位置和姿态.结果表明,融合算法克服了光流法定位精度差和特征点匹配法处理速度慢的缺点,突出了光流法实时性和特征点匹配定位准确性的优点,该方法能够提供较准确的实时定位输出,并对光照变化和路面纹理较少的情况有一定的鲁棒性.     

基于改进形状上下文的双焦图像深度估计

针对深度估计时两幅双焦图像特征点的误匹配问题,提出了一种基于改进形状上下文特征点的校正方法。首先引入了对尺度、视角、光照等具有不变性的SSURF特征向量,利用SSURF特征向量匹配算法在双焦单目视觉系统采集的焦距不同的两幅图像之间进行目标SSURF特征点的匹配。提出一种改进的形状上下文描述符,对局部特征匹配点对进行误匹配的校正。然后根据空间物点与所成像点距图像中心矢量大小及摄像机的焦距值之间的几何关系,利用校正后的特征点完成相关的计算从而获取目标物的深度信息。实验表明,校正后的方法进行深度估计具有较小的误差和较好的估计效果。该深度估计方法有较大的实用价值。     

基于图像对数极坐标变换的多分辨率相关匹配算法

常规的图像相关匹配算法通常只具有平移不变性，而不具有尺度和旋转不变性，这就给存在尺度和旋转变化图像间的匹配问题设置了障碍。针对这一问题，提出了一种基于图像对数极坐标变换的相关匹配算法，并融入了高斯金字塔多分辨率机制以提高算法的效率。由于对数极坐标变换具有尺度和旋转不变性，因此该方法能够较好地克服传统图像匹配算法的缺陷，不仅可以完成存在更一般运动的图像间的匹配，而且在匹配的同时还可以对图像的尺度和旋转变化量进行估计。     

基于运动预测的改进ORB-SLAM算法

针对不同运动场景下以固定的点特征提取与匹配策略的ORB-SLAM算法存在系统跟踪定位误差较大的问题,考虑相机自身运动对视觉SLAM系统的影响,提出基于运动预测的改进ORB-SLAM算法.该方法利用上一帧的点特征利用率和匀速运动模型,预测出相邻2帧之间的共视范围,实时动态调整不同运动状态下的点特征提取阈值,在保证系统稳定性的情况下,提高系统的准确性.提出基于运动预测的点特征匹配优化策略,基于匀速运动模型快速确定出共视范围内的有效待匹配点,结合图像金字塔缩小匹配搜索范围,减少大量的无效匹配过程.在TUM数据集上进行对比实验,结果表明,提出的算法不仅实时性好,而且提高了系统的精度.     

基于采样策略的无人机着陆导航算法

给出了无人机着陆过程中利用帧间图像提取的特征点进行无人机状态估计的算法。采用PCA-SIFT算法进行特征点匹配,在保证能够稳定匹配的前提下,提出了帧间自适应采样策略的特征点选取算法,减少了计算的冗余性。然后通过建立本质空间中的状态方程,利用极线几何约束设计IEKF滤波器,对无人机进行相对位置、姿态估计。仿真结果表明,该算法实现了帧间特征点的快速匹配,较好的估计了无人机的相对位置、姿态信息,比单纯利用极线几何约束具有更高的精度和稳定性。     

基于SIFT特征的视频内头部姿态估计

基于对头部左右转动时脸部图像上点之间距离变化特性的分析,提出基于SIFT特征的单摄像头近距离视频图像序列内头部姿态估计算法。该方法首先在脸部图像上提取SIFT特征点,然后对两幅图像进行SIFT特征匹配,基于匹配的特征点之间距离的变化性质判断两幅图像内头部的相对转向与转动程度,得到头部姿态估计结果。在人脸库和视频图像上的实验表明,该方法使用简单,且具有较高的正确度。     

基于双特征融合的动态图像分析算法

为解决汽车碰撞实验过程进行测量和记录数据困难的问题,提出一种能从汽车碰撞动态图像中检测、识别和追踪标志目标的算法。该算法采用二值图像同或相关法分离出目标和背景;在找出感兴趣区域后提取相邻帧目标的坐标和纹理进行特征匹配;给出了对匹配量化值进行加权平均融合的策略,并由等错误率最小准则确定融合的最佳权系数;在融合量化值定义为相似度的基础上,通过决策阈值对相邻帧目标问的最大相似度组合进行识别;从而进一步提出了用同构映射原则来判断相邻帧目标的最佳配对。实验结果表明,该算法对相邻帧目标的配对准确率比传统单特征法提高5％,能更有效的对目标进行追踪。     

一种面向弱纹理图像的特征点描述子

现有的大多数特征点提取算法适用于处理纹理丰富的图像,而对于弱纹理图像则无法提取有效的特征点. 对此,提出了多邻域结构张量特征(MNSTF)算法. 基于一系列固定的邻域和图像结构张量,通过表达局部图像的结构和纹理信息,解决了弱纹理和无纹理场景下特征点提取和匹配等相关问题;同时,通过计算邻域之间的相对方向,实现了MNSTF算法特征描述子的旋转不变性. 实验结果表明,MNSTF算法在经过旋转的弱纹理图像测试集上的特征点匹配准确率达到了99.9%以上,验证了其良好的适用性、旋转不变性和鲁棒性.     

面向深度相机位姿优化的帧间点云数据配准算法

TOF相机能够同时采集灰度图像和深度图像从而优化相机位姿的估计值. 应用图结构调整框架优化多帧数据采集时的相机位姿,采用帧间配准决定优化的精度和效率. 从2帧图像上提取并匹配尺度不变特征点对,二维特征点被扩展到三维空间后,利用与特征点的空间位置关系将2帧三维点云配准;逐步应用提出的算法配准参与位姿优化的多帧点云中的任意2帧点云;最后将有效配准的点云帧对作为输入数据,采用图结构算法优化位姿. 实验结果表明,提出的帧间配准算法使得位姿估计值精度显著提高,同时保证了估计效率.