基于角点特征的自动图像配准

针对图像配准对时间和精度的需求,本文提出适用于角点特征的配准算法：提取两幅图像的角点构造三角形,计算三角形的角度,寻找两幅图像对应的相似三角形,用三角形的顶点坐标求得仿射变换系数,参考图像进行仿射变换,与待配准图像比较相似性,最大相似性对应的变换图像为配准结果。引入强角点和Harris角点对该算法进行验证。与Fourier-Mellin和基于RANSAC寻找匹配点对角点配准算法比较,实验数据表明该算法的快速准确,并具有一定的抗噪性。     

基于特征点的伪匹配点去除算法

基于特征点的图像配准中伪匹配点的存在影响变换矩阵的计算精度,容易造成图像配准失败.根据SIFT特征匹配中存在的伪匹配点,提出一种伪匹配点去除算法.两幅待配准图像的正确匹配点在坐标位置上有差值相似性,伪匹配点的坐标差值与正确匹配点的坐标差值差异大,利用这种坐标差值的波动对伪匹配点进行去除.实验结果表明,待配准图像中的伪匹配点得到了有效去除,与RANSAC算法相比,时间复杂度大幅减小.     

基于sift特征描述符的多尺度图像配准方法

研究图像处理,提高图像的精确性,在基于特征的图像配准中,特征描述符用来对两幅图像的特征进行相似性度量.合适的特征描述符对于建立图像之间的配准映射关系和提高配准精度具有重要意义.为了适应图像的尺度变化,提高配准算法的精度,引入多尺度Harris角点检测算法,并对一种基于sift特征的描述符在向量构造和采样区域等方面进行改进,最后通过对比特征描述符的相似性建立特征点间的匹配关系,并进行仿真.结果证明,算法能够适应图像的尺度变化,增加了描述符在图像具有噪声、旋转时的鲁棒性,提高了图像配准的精度.     

基于二维Gabor小波变换的角点匹配算法

图像配准研究的核心问题在于提高配准的速度和精度,而图像配准的结果主要取决于特征的匹配精度。为了提高特征匹配精度,本文提出了一种基于二维Gabor小波变换的角点匹配算法。该算法首先采用改进的Harris角点检测方法提取角点,得到角点位置的坐标,利用多个二维Gabor小波模板对参考图像和待配准图像进行滤波,从滤波图像中提取角点坐标处的复Gabor小波系数,并以此作为角点的特征描述,然后引入两种相似性度量因子对角点进行匹配。通过对不同图像进行大量的实验,该算法在选择合适的参数,同时采用最长公共子序列度量因子的情况下,能成功提取较多的同名点对,并且能够取得较高的匹配率。     

基于分数阶变换和改进最小生成树的图像配准算法

为改善图像配准的精度和稳定性,提出一种新的鲁棒图像配准算法。定义分数阶变换,强化图像特征信息,联合分数阶与高斯核函数,将图像信号变换为尺度空间,利用尺度不变特征变换提取图像特征点,通过改进最小生成树建立特征点的结构关系,完成图像特征点匹配,引入随机抽样一致性技术降低误匹配。实验结果表明,与基于Harris角点检测的匹配算法、基于随机k-d树的匹配算法以及块匹配算法相比,该算法具有更高的配准精度与鲁棒性。     

结合SURF特征和RANSAC算法的图像配准方法

提出了一种基于SURF特征和RANSAC算法的图像配准方法。首先通过SURF算法对图像进行特征点检测,将欧式距离作为相似性测度进行特征点粗匹配,并通过RANSAC算法剔除误匹配点对;然后利用正确的匹配点对求解仿射变换模型从而实现图像的精确配准。实验结果表明了该方法的精确性和有效性。     

基于图像深度信息的尺度不变特征变换算法误匹配点对剔除

特征点匹配是基于特征点的图像配准技术中的一个重要环节。针对现有基于尺度不变特征变换(SIFT）图像配准技术特征点匹配不理想,也无法较客观、快速地筛选正确匹配点对的问题,提出结合图像深度信息进行特征点误匹配筛选剔除的方法。该算法首先根据模糊聚焦线索和机器学习算法估计出待配准图像的深度信息图,再提取SIFT特征点,并在特征点匹配环节利用随机抽样一致性(RANSAC)算法迭代循环,结合深度局部连续性的原理来进一步提高匹配精度。实验结果表明,该算法具有很好的误匹配点对剔除功能。     

基于多尺度Harris角点SAM的医学图像配准算法

为满足医学图像配准对多分辨率,高配准率,低时耗率的高要求,提出了一种新颖的基于多尺度Harris角点方根-算术均值距离（SAM）的配准算法。该算法通过对图像进行小波多尺度积边缘检测和多尺度Harris角点检测,首先得到了估计变换参数;然后利用角点间的SAM作为相似性测度函数来获得最佳匹配点对,并通过最小二乘得到最终配准参数。实验表明,算法可实现含噪声图像以及不同分辨率的多模医学图像的配准,由于算法只对角点匹配,无须最优搜索,从而不仅大大减少了计算量,而且避免了陷入局部极值的情况。最后,通过3类实验验证了算法的可行性和鲁棒性。     

一种小目标的电视/红外图像配准方法

针对小目标成像及电视/红外图像配准的特点,首先利用传感器参数对空间分辨率进行配准,将仿射变换简化为刚体变换;再从视场配准后的电视、红外图像中提取角点作为特征点,然后运用Hausdorff距离对两特征点集进行匹配,并运用遗传算法求解变换参数,从而实现了可见光图像与红外图像的自动配准;实验证明,该算法能很好地实现小目标的配准,具有较强的实际应用价值.     

一种快速稳健的图像配准算法

本文对图像配准问题进行了研究,提出了一种快速、稳健的基于特征点匹配的配准算法。采用小波变换建立图像金字塔,从分辨率最低的图像层开始进行特征点匹配,在次一层匹配时以上层匹配结果为粗值,在原始图像上得到初始匹配点后采用RANSAC算法稳健估计变换矩阵H;为了提高配准算法的精度,采用变换矩阵H引导两幅原始图像上的所有特征点重新进行匹配,对得到的匹配点集重新用RANSAC算法估计变换矩阵,并采用LM非线性优化算法进一步优化。通过实验分析对比,本文的算法比原算法速度更快,更稳健。     

基于投影图像 SURF 特征提取的三维模型配准

针对传统三维模型配准方法存在对点云初始位置有一定要求、模型配准的精度有 时不高等问题,提出了一种基于三维模型投影图像 SURF 特征提取的三维模型配准方法。首先 通过扫描三维模型数据确定投影图像的范围,判断每个投影图像像素所隶属的模型网格,并求 解从投影图像到纹理图像的映射关系,从而获取二维投影图像;然后对这两幅投影图像分别进 行 SURF 特征点的选取与特征值的计算,并按 SURF 特征值进行特征匹配,再根据投影图像像 素点与三维网格端点的映射关系计算三维特征点对;最后通过匹配的特征点对求取模型变换矩 阵完成三维模型的配准。实验结果表明,该方法在配准时间变化不大的前提下,有效提高了配 准精度,并具有较好的鲁棒性。     

基于Hausdorff距离图象配准方法研究

图象配准是图象融合的一个重要步骤，为此提出了一种自动图象配准算法，该算法从两幅待配准的图象中分别抽取特征点，然后选用Hausdorff距离对两特征点集进行匹配，得到点集间的仿射变换，从而实现图象的自动配准，此算法以特征点而不是物体边缘计算仿射变换，大大降低了计算Hausdorff距离的运算量；同时，基于Hausdorff距离的图象匹配只需要点集之间的对应，而无须点与点的对应，因而可以使用于存在较大物体形变的情况，即完成两幅差异较大图象的配准，实验结果证明了算法的有效性。     

基于线特征和控制点的可见光和SAR图像配准

以具有典型人造目标的可见光和SAR (Synthetic aperture radar)图像为研究对象,提出一种自适应多尺度快速Beamlet变换方法提取人造目标在可见光和SAR图像的共有特征---线特征, 并基于线特征构造控制点,设计了一种基于控制点特征的匹配度函数,采用基于特征一致的粗配准和基于控制点的精确配准方法,对待配准图像实现由粗到精的自动配准. 实验表明,在可见光和SAR图像存在较大灰度差异、旋转和平移的情况下,该算法仍然能够精确配准图像.     

基于SIFT与Contourlet变换的高分辨遥感图像配准

针对高分辨遥感图像特征量较多的情况,提出一种基于SIFT与Contourlet变换相结合的图像配准算法。首先将图像进行Contourlet变换分解成低频和高频子带,对高频子带通过设定合适的阈值来提取图像边缘特征点,对低频子带进行SIFT特征点提取。将两者提取到的特征点分别匹配后得到粗匹配点对,利用随机抽样一致性(RANSAC)选择出精匹配点对,实现图像配准。实验表明:在多源遥感图像配准过程中,与基于非采样Contourlet变换(NSCT)和基于SIFT特征提取相比,该算法能够更准确地提取到特征点,具有更高的运算效率以及匹配率。     

虚拟结肠镜中皱襞预匹配的结肠配准

目的 虚拟结肠镜是一种采用CT或者MRI图像重建出结肠3维结构,通过漫游虚拟结肠来检测结肠组织,一般用于早期结直肠癌筛查。结肠配准能够有效提高息肉检测的效率和精确度,但由于仰卧和俯卧位下的结肠图像形变太大,现有的配准方案中特征点的提取没有考虑到较多特殊情况,因此需要寻找一个新的配准方案完成完整的结肠配准。方法 提出了一种新的结肠图像配准方法,能够完成不同体位获取的虚拟结肠图像之间的配准。首先提取可以反映结肠结构信息的皱襞特征,用模板匹配和特征匹配方法找出两幅结肠中匹配的皱襞对。然后将匹配对的中心点作为标记点,做基于标记点的非刚性粗配准,最后将两幅图做B样条配准完成细配准。这种方法能够将结肠内部较大的形变先矫正,使得两幅图之间的形变缩小到一定范围,然后利用传统配准方法能够完成配准。结果 在5套数据中,找到能够成功匹配的皱襞区域数量占所有分割出的皱襞区域总数量的62%左右,匹配错误率为4.7%左右。完成皱襞粗配准后,结肠形变明显趋于一致,灰度值相对误差减小,最终完成了结肠配准。结论 先进行皱襞匹配再做基于匹配好的皱襞的映射关系做结肠配准,能够将存在较大形变的两套结肠匹配起来。在之后的工作中需要量化特征点选取对配准结果的影响,同时在做配准评估时,单纯采用灰度差值不能很好完成评估,因为灰度特征只能一定程度反映整体差异,不能很好体现结构差异,需要添加其他评估标准辅助配准评估。     

肌骨超声图像特征检测及拼接

目的 肌骨超声宽景图像易出现解剖结构错位、断裂等现象,其成像算法中的特征检测影响宽景图像的质量,也是超声图像配准、分析等算法的关键步骤,但目前仍未有相关研究明确指出适合提取肌骨超声图像特征点的算法。本文利用结合SIFT （scale invariant feature transform）描述子的FAST（features from accelerated segment test）算法以及SIFT、SURF（speeded-up robust features）、ORB（oriented FAST and rotated binary robust independent elementary features（BRIEF））算法对肌骨超声图像序列进行图像拼接,并对各算法的性能进行比较评估,为肌骨超声图像配准、宽景成像提供可参考的特征检测解决方案。方法 采集5组正常股四头肌的超声图像序列,每组再采样10幅图像。利用经典的图像拼接算法进行肌骨图像的特征检测以及图像拼接。分别利用上述4种算法提取肌骨超声图像的特征点;对特征点进行特征匹配,估算出图像间的形变矩阵;对所有待拼接的图像进行坐标变换以及融合处理,得到拼接全景图,并在特征检测性能、特征匹配性能、图像配准性能以及拼接效果等方面对4种算法进行评估比较。结果 实验结果表明,与SIFT、SURF、ORB算法相比,FAST-SIFT算法所提取的特征点分布更均匀,可以检测到大部分肌纤维的端点,且特征点检测时间最短,约4 ms,其平均匹配对数最多,是其他特征检测算法的25倍,其互信息和归一化互相关系数均值分别为1.016和0.748,均高于其他3种特征检测算法,表明其图像配准精度更高。且FAST-SIFT算法的图像拼接效果更好,没有明显的解剖结构错位、断裂、拼接不连贯等现象。结论 与SIFT、SURF、ORB算法相比,FAST-SIFT算法是更适合提取肌骨超声图像特征点的特征检测算法,在图像配准精度等方面都具有一定的优势。     

基于图像配准的零件轮廓修正方法

针对智能机床视觉系统提取待加工零件边缘轮廓时易受到背景干扰,导致其提取出的零件轮廓中包含异常区域的问题,提出一种基于图像配准的高精度零件轮廓修正方法。首先,从零件工程图与真实图像当中提取出零件模板特征点集与待匹配特征点集;其次,对仿射变换模型中的参数进行分解分析,并利用两图特征点集中的面积特征与边缘结构特征构建准则函数;然后,使用改进的遗传算法搜索两图像全局最高相似度所对应的仿射变换参数,在图像配准之后,再通过计算最优迁移后的模板轮廓点集与待匹配轮廓点集的分段Hausdorff距离来检测并替换待匹配轮廓中的异常轮廓段。实验结果表明,该方法能精确、稳定地检测出待匹配轮廓点集中的异常轮廓段,配准精度比联合特征均方和（SSJF）方法高出50%,修正后轮廓交接点处的距离不超过3像素值。     

尺度不变特征变换法在SAR影像匹配中的应用

通过几组可代表合成孔径雷达(Synthetic aperture radar, SAR)影像配准主要实际应用情景的实验, 对尺度不变特征变换法(Scale invariant feature transformation, SIFT)在SAR图像配准中的应用能力进行了系统的评价. 发现SIFT方法可以实现同轨获取的多时相斜距影像之间、斜距与地距影像之间、地距影像与经过地理编码的斜距影像之间的精确配准. 为了利用SIFT实现整景遥感影像间的配准, 提出了分块处理的方法. 实验发现分块寻找特征点虽然可引起特征点总数的降低, 但特征点的重复出现率仍大于76\%, 可满足大影像间配准的需要. 同时也发现SIFT匹配过程过于耗时是阻碍其在遥感领域实际应用的技术瓶颈. 本文指出了解决该瓶颈的技术方向, 并对不变特征匹配法在遥感领域的应用进行了展望.     

基于改进的SIFT算法的红外图像配准

电路板红外图像具有分辨率低、对比度低、信噪比低、视觉效果模糊的特点,目前的图像配准算法用于电路板红外图像配准时,运算时间长且匹配准确度低.针对电路板红外图像的特点,梳理了图像配准方面的国内外研究现状,分析了SIFT算法的基本原理,对原有的SIFT算法进行了修改.对特征点的提取方式进行了改进,减少了不必要的特征点;改进了特征点的描述符,降低了特征向量的维数;在特征点匹配的时候加入了分层阈值.对改进的算法进行了一系列的测试,针对三对电路板的红外图像进行配准,实验结果表明,相比于传统的SIFT算法,改进的SIFT算法在进行电路板红外图像配准的时候,匹配的准确率和运算时间得到了很大的提升,为电路板红外图像的配准提供了新的方法.     

一种基于极坐标变换的点模式匹配算法

点模式匹配是目标识别、图像配准与匹配、姿态估计等计算机视觉与模式识别应用方向的基础问题之一。提出了一种新的利用点特征进行匹配的算法,该算法根据点集的分布与点位置信息,构建了点的特征属性图,通过极坐标变换得到对数极坐标的特征图,并利用几何不变矩方法对特征图进行描述。由特征描述向量的比较,获得粗匹配结果,然后通过几何约束迭代的方法获取最终的点集匹配结果。本文贡献如下:一,构建了一种点的极坐标变换特征,并运用不变矩进行描述,使所提特征具有旋转与平移的不变性;二,提出了利用点特征与整体点集几何约束结合的匹配算法,能有效克服出格点与噪声带来的不利影响。最终实验说明了算法的有效性和鲁棒性。