基于比值法和模板匹配法的灰度图像拼接

提出一种改进的基于比值法和模板匹配法的灰度图像拼接算法。对两幅具有重叠区域的灰度图像，先通过设置拼接参数对话框，在另一幅图像中找到最佳匹配点，最后利用平滑因子对两幅图像的重叠区域进行数据融合操作，实现了灰度图像的快速自动拼接。实验证明．该方法对大部分灰度图像具有很好的拼接效果。     

基于可变模型的目标实时跟踪

为了在图像序列中实现目标的快速定位和实时跟踪，该文提出了一种基于可变模型的快速目标跟踪算法，在已知模型条件下，利用区域模型相关匹配的思想对目标模型进行实时更新，充分利用目标莲续运动过程中目标形状在两个连续帧中变化不大、相邻两帧中目标的速度和位移变化不大的特点，以当前帧目标模型作为下一帧的先验模型；综合运用模型梯度信息、运动信息和模型区域特征匹配的方法来跟踪目标。由于算法综合考虑了目标模型的区域信息和轮廓信息，因此对背景干扰不太敏感。在头部跟踪实验过程中，该文算法跟踪移动目标的实时性和准确性比较好，抗干扰能力较强，基本上可以满足鲁棒性和快速性的要求。     

基于匹配策略融合的低误差快速图像拼接算法

针对目前多数拼接算法正确匹配率低、耗时及误差大的问题,提出了基于匹配策略融合的改进图像拼接算法。该算法首先仅在图像的重合区域提取SIFT特征点,并计算SURF特征描述符;其次,融合改进的最近邻比次近邻、双向交叉检查及匹配差值的阈值化3种匹配策略,结合坐标约束及RANSAC算法完成特征匹配;最后,提出利用配准参数计算任意图像到参考图像坐标空间的投影变换模型的方法,并利用多线程技术将所有图像投影至参考坐标系,经过亮度校正、加权融合后合成全景图。实验结果表明,提出的拼接算法正确匹配率提高了10~20%,拼接总耗时约为传统逐帧扩大式拼接算法的1/3,且累计误差大大降低,拼接图像畸变小。     

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.     

基于颜色不变量和SURF的彩色图像拼接

提出了一种基于颜色不变量和SURF算法相结合的彩色图像拼接方法。该方法利用图像彩色信息计算得到的颜色不变量信息代替灰度信息作为输入,提取图像SURF特征点并进行特征点匹配,根据相似性变换原理对误匹配点进行过滤,提高变换矩阵计算的准确率,采用亮度渐变原则对重叠区域进行像素平滑过渡,实现图像无缝拼接。实验结果表明,该方法在保持算法的快速性和准确性的同时,获得的配准点多而且准确,采用亮度渐变原则拼接增强了对光照变化的鲁棒性,且有效地消除了拼接痕迹,在图像拼接和地质分析领域有一定的实用价值。     

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。     

基于SIFT特征的彩色图像拼接方法研究

针对传统特征提取拼接算法在复杂图像中配准过程中出现的过多误匹配,导致拼接后图像出现鬼影、模糊等问题,从而影响拼接图像的质量,提出一种改进的SIFT配准算法。在对目标图像提取SIFT特征后,利用SIFT描述子的尺度以及梯度方向信息建立最小邻域匹配剔除误匹配点,之后利用局部均方根误差(RMSE)评价映射矩阵与RANSAC算法相结合,迭代出精确变换模型。在对图像进行几何矫正后,提出一种自适应的混合线性算法对重合区域图像变换至HIS颜色空间进行图像拼接,最后得到平滑无缝的完整彩色全景拼接图像。实验结果证明,该算法在拼接复杂场景并且重合区域不多时仍有较好的准确性及稳定性。     

信息背景下AR动态图像轮廓特征匹配拼接仿真

为提升AR动态图像轮廓特征匹配准确性,扩展图像拼接技术的应用领域,满足信息背景下的计算机视觉与图像处理需求,提出一种AR动态图像轮廓特征匹配拼接方法.通过滤波处理、平滑与边缘锐化以及几何校正阶段,完成图像预处理,划分图像为左边缘及右边缘,搜索不间断边缘点上的全部轮廓点,基于方向性约束与灰度相关性约束获取最优轮廓匹配点,利用特征向量信息实现匹配检验与轮廓特征匹配,根据图像梯度场,引导插值拼接区域,转换图像拼接问题为最小化目标函数问题,采用泊松融合完成AR动态图像轮廓特征匹配拼接.从无标准参考与有标准参考两种图像角度,使用不同的评估指标来评价拼接图像质量,仿真结果表明,所提方法具有明显的配准优越性与较好的拼接效果,有效性与适用性相对理想,能够满足信息背景下图像处理需求.     

固定多摄像头的视觉拼接技术

视频拼接技术是计算机图形学和计算机视觉的重要分支,它的发展基于静态图像的拼接技术,但由于视频信息的复杂性,视频拼接也有区别于图像拼接,针对实际运用中的实时拼接的需要,本文提出了一种基于控制帧的固定摄像头视频拼接方法。首先采集控制帧图像,对摄像头进行参数标定获得相机内参和光心坐标,再使用一种改进的畸变矫正方法去除摄像头畸变带来的成像失真。然后对控制帧图像进行SIFT特征提取并进行粗匹配,再用RANSAC的方法剔除误匹配点并拟合出图像变换单应阵。最后使用查表法将各摄像头的图像同步投影到大场景图片上,对重合区域进行光亮补偿和多带融合。最终实现速度可达25帧/秒的实时视频拼接。     

基于帧间灰度变化分析的在线光源位置计算

针对机器视觉系统在实际生产中光源位置无法事先确定的问题,提出一种基于帧间特征区域灰度形态分析的在线光源位置计算方法。首先基于灰度分布来确定一特征区域作为参考点,然后运用块匹配算法确定相邻两帧中特征区域的位置变化,之后结合光照模型建立灰度和几何位置之间的关系,运用线性回归对联立方程组进行求解,最后得到光源位置。实验结果表明：光源位置的计算结果与实际所测的距离相比,误差在5%之内。所提算法已被应用于实际生产,具有较好的计算精度和实时性。     

基于SIFT算法的红外图像拼接方法改进

针对红外图像拼接误匹配点过多、耗时过长等问题, 对基于SIFT算法的红外图像拼接方法进行改进. 首先利用高斯差分金字塔建立尺度空间, 然后利用FAST算法对高斯差分金字塔图像进行特征点提取, 提高了算法运行效率, 随后以特征向量的欧式距离作为特征点的相似性度量, 从而找到初始匹配点对, 并利用结合了方向一致性判断的Ransac算法剔除错误匹配点对, 最后用加权平衡算法实现图像的快速融合. 通过红外人物图像拼接实验, 证明改进后的算法在旋转、缩放、光照等情况下更稳定、效率更高, 有较大的理论和应用价值.     

加权最小二乘法与卡尔曼滤波实时稳像技术

无人机和车辆行驶等情况下拍摄的视频受外界影响会造成视频抖动。通过对比现有的电子稳像技术,提出了利用FAST获取特征点的位置信息,再通过光流法结合NCC匹配得到参考帧特征点在当前帧的位置信息,在此基础上,结合RANSAC算法剔除错误匹配的特征点对的改进算法。为了提高运动矢量估计的精度,应用加权最小二乘法得到相邻帧间的刚性变换矩阵,并经过卡尔曼滤波进行运动平滑得到扫描运动矢量并补偿,最终得到实时的稳定视频。实验表明,视频序列稳像后的帧间变换保真度有所提高,并且能够达到实时处理速度。     

融合GMS与VCS+GC-RANSAC的图像配准算法

针对当前图像配准算法配准时间过长、配准正确率低等问题,提出一种基于网格运动统计（GMS）、矢量系数相似度（VCS）与图割随机抽样一致性（GC-RANSAC）的图像配准算法。首先,通过ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）算法对图像进行特征点提取,并对特征点进行暴力匹配。之后,通过GMS算法对图像中的粗匹配特征点进行网格划分,利用网格中正确匹配点邻域内具有较高特征支持量的原理对粗匹配对进行筛选;并引入图像匹配对在进行矢量运算时VCS不超过某一设定阈值的原理对匹配对进行部分剔除,以利于算法后期的快速收敛。最后,运用GC-RANSAC算法进行局部最优模型拟合,得到精匹配特征点集,实现高精度的图像配准和拼接。通过与ASIFT+RANSAC、GMS、AKAZE+RANSAC、GMS+GC-RANSAC等算法对比,实验结果表明,该算法在平均匹配精度上提高了30.34%,平均匹配时间缩短0.54 s。     

融合颜色与光照信息的改进AKAZE图像匹配算法

传统AKAZE算法主要以图像的灰度信息作为输入,忽略了颜色与光照信息,且存在过多的冗余特征点。提出一种融合颜色与光照信息的改进图像匹配算法。在图像原始灰度信息中增加颜色补偿量和光照补偿量,克服传统AKAZE算法未利用颜色和光照信息来区分同名点的缺点。在特征点邻域内计算欧式距离和区域重复率以确定重叠程度较高的相邻特征点,比较相邻特征点的响应强度,将响应强度值较小的特征点作为冗余点并删除。在图像匹配后利用随机一致性算法剔除误匹配点对,通过并行运算对算法进行加速。实验结果表明,该算法可以有效识别同名点并剔除图像中的冗余点,运行效率优于SIFT和SURF等算法。     

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。     

视频目标分割中帧间相似性传播的研究

目前视频目标分割算法多是基于匹配和传播策略分割目标,常常以掩模或者光流的方式利用前一帧的信息,探索了新的帧间特征传播方式,利用短时匹配模块提取前一帧信息并传播给当前帧,提出一种面向视频序列数据的目标分割模型。通过长时匹配模块和短时匹配模块分别与第一帧和前一帧做相关操作进行像素级匹配,得到的全局相似性图和局部相似性图,以及前一帧的掩模和当前帧的特征图,经过两个优化网络后通过分割网络得到分割结果。在视频目标分割公开数据集上的实验表明,所提出方法在单目标和多目标上分别取得了86.5%和77.4%的区域相似度和轮廓精度均值,每秒可计算21帧。提出的短时匹配模块比仅使用掩模更有利于提取前一帧的信息,通过长时匹配模块和短时匹配模块的结合,不使用在线微调即可实现高效的视频目标分割,适合应用于移动机器人视觉感知。     

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。     

自适应窗隔匹配与深度学习相结合的RGB-D SLAM算法

在动态场景的SLAM系统中,传统的特征点法视觉SLAM系统易受动态物体的影响,使得图像前后两帧的动态物体区域出现大量的误匹配,导致机器人定位精度不高。为此,提出一种结合自适应窗隔匹配模型与深度学习算法的动态场景RGB-D SLAM算法。构建基于自适应窗隔匹配模型的视觉SLAM前端算法框架,该框架筛选图像帧后采用基于网格的概率运动统计方式实现匹配点筛选,以获得静态区域的特征匹配点对,然后使用恒速度模型或参考帧模型实现位姿估计。利用深度学习算法Mask R-CNN提供的语义信息进行动态场景的静态三维稠密地图构建。在TUM数据集和实际环境中进行算法性能验证,结果表明,该算法在动态场景下的定位精度和跟踪速度均优于ORB-SLAM2及DynaSLAM系统,在全长为6.62 m的高动态场景中定位精度可达1.475 cm,平均跟踪时间为0.024 s。     

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。     

多幅图像的自动拼接算法研究

提出一种基于特征点的多幅图像自动拼接算法。根据SIFT或SURF算法在图像的尺度空间中提取特征点,对特征点进行亚像素定位,并赋予主方向。根据特征点邻域信息分布计算得到特征向量后,基于k-d树进行最近邻和次最近邻搜索,利用最近邻特征点距离与次近邻特征点距离之比得到初始匹配点对。使用RANSAC（Random Sample Consensus）算法剔除错误匹配特征点对,同时对图像之间的变换参数进行鲁棒估计,使用多频带融合算法消除拼接痕迹。实验验证了该算法能够完成多幅图像的自动无缝拼接。