基于HCA与KAZE的铁路路基GPR图像配准算法

针对铁路路基探地雷达(GPR)检测需要较高精度与时效性的要求,提出一种基于直方图曲率分析(HCA)与KAZE特征的图像配准算法。通过HCA进行阈值分割,提取图像高能量区域,以节约无效区域的配准时间。运用KAZE算法提取图像中的特征点,并根据快速近似最近邻搜索算法进行粗匹配。使用随机抽样一致性算法过滤匹配点对,优化特征匹配过程。实验结果表明,该算法对于存在病害差异、增益差异、地物差异的铁路路基多时相GPR图像均取得较好的配准效果,且配准精度比KAZE算法、ORB算法、SIFT算法明显提高,配准效率比KAZE算法提升8%以上。     

改进的基于纹理特征的图像配准算法

针对图像纹理规则性与重复性及图像起始纹理分布的不一致性,依据VE4000检测系统的纹理特征配准算法达到配准目的。该算法自行设计标准单一模板,对单一模板进行裁剪与拼接技术达到了图像配准的目的,但是配准效果较差,在此基础上提出了改进的纹理特征配准算法,重新设计模板,拼接生成标准的参考图像,对参考图像进行匹配与裁剪以获取不同配准图像。实验结果证明,改进的基于纹理特征的配准算法运行时间短,配准误差小,能够很好满足缺陷检测的配准需求。     

一种用于光照变化图像匹配的改进KAZE算法

首先对KAZE算法进行了研究,针对KAZE算法对在有明显光照变化的场合下图像匹配率降低的问题,提出了一种对光照鲁棒的改进KAZE算法。该算法首先用AOS算法构建非线性尺度空间,在非线性尺度空间内通过计算Hessian矩阵的局部极大值来检测图像的特征点,并通过将一阶Harr小波响应进行高斯加权运算从而确定其主方向,然后建立一种具有局部不变性的测量坐标,在该测量坐标下,构建对光照变化敏感性较低的二阶梯度特征作为描述符,并生成一种新的64维描述子进行匹配,分别对过度曝光、曝光不足和非均匀光照减弱场景下的多组实验图像进行匹配实验,结果表明,和原KAZE算法相比较,改进算法在三种场景下的匹配率分别提高了10%、8.1%、9.2%,,表现出了更好的鲁棒性,在图像拼接、三维重建等领域具有一定的应用价值。     

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。     

基于改进Lucas-Kanade的亚像素级零件图像配准*

针对工业应用中零件图像配准存在的光照变化和缺少纹理信息的难题,提出了改进Lucas-Kanade的亚像素级零件图像配准算法。首先根据光照变化和几何变换模型构建了模板与待配准图像间的非线性最小二乘函数;然后依据两幅图像的方向向量一致性和边缘特征为函数添加权重,以减少冗余像素点;最后应用Levenberg-Marquardt(LM)算法解算函数最优解,以实现精确图像配准。使用500幅待配准图像进行实验,结果表明该算法对缺少纹理的零件具备光照不变性,配准正确率高且达到亚像素级精度,能够满足工业应用的鲁棒性和精度要求。     

改进块匹配与初始估计的POCS图像重建

POCS（凸集投影）算法进行图像超分辨率重建时,图像配准和初始估计对重建结果有重要影响。为解决传统块匹配算法小块匹配易受噪声干扰,大块匹配对运动对象跟踪不精确的问题,本文以空间十字频率法判断图像的平坦程度,根据图像平坦度进行匹配块的分割,实现了匹配块大小的动态选择;针对单帧初始估计包含信息量少的不足,将所有已知低分辨图像与插值图像配准,以最优插值法作用后的插值图像作为初始估计。实验证明,改进的配准算法消除了固定块配准方式在噪声和局部运动同时存在时的不足,且算法简单,运算量较小;新的初始估计生成方式则提高了初始估计的峰值信噪比,加快了重建的收敛速度。     

改进的SURF彩色遥感图像配准算法

为了进一步提高彩色遥感图像的配准精度,针对遥感图像配准过程中色彩信息利用率低以及误匹配率高的问题,提出一种改进的SURF(Speeded Up Robust Feature)彩色遥感图像配准算法;该算法首先在对彩色遥感图像进行特征点检测基础上,对特征点描述算子进行改进,以使颜色空间变换后得到的特征点色彩信息添加到原描述算子中,并对特征点描述算子进行归一化处理,以增加算子的独特性和对旋转、尺度、光照的鲁棒性;其次,结合单向匹配和双向匹配的比值,提出了一种最优化阈值选择准则,如果欧氏距离比率小于最优化阈值,完成特征点匹配,得到正确匹配点对,再通过变换矩阵得到配准图像;实验结果表明,在保证实时性的条件下,该算法相比于原SURF算法,准确性和稳定性都有一定提高,具有一定的理论和应用价值。     

改进KAZE算法的移动目标检测

针对KAZE算法特征提取速度慢以及移动目标检测效果差等问题,提出一种改进KAZE算法的移动目标检测算法。在原有KAZE算法基础上,对求解线性非尺度空间的迭代步长进行了重新修正;在特征匹配阶段,对特征点在相邻帧间位移进行求解后,用于背景估计。实验结果表明:改进后的算法加速了非线性尺度空间的求解,特征点提取速度提升了9. 3%,特征匹配率提升了1. 6%;用于无人机移动目标检测中,也取得了良好效果。     

一种快速的三维扫描数据自动配准方法

研究了两幅和多幅深度图像的自动配准问题.在配准两幅深度图像时,结合二维纹理图像配准深度图像,具体过程是:首先,从扫描数据中提取纹理图像,特别地,针对不包含纹理图像的扫描数据提出了一种根据深度图像直接生成纹理图像的方法;然后,基于SIFT(scale-invariant feature transform)特征提取纹理图像中的兴趣像素,并通过预过滤和交叉检验兴趣像素等方法从中找出匹配像素对的候选集;之后,使用RANSAC(random sample consensus)算法,根据三维几何信息的约束找出候选集中正确的匹配像素对和相对应的匹配顶点对,并根据这些匹配顶点对计算出两幅深度图像间的刚体置换矩阵;最后,使用改进的ICP(iterative closest point)算法优化这一结果.在配准多幅深度图像时,提出了一种快速构建模型图的方法,可以避免对任意两幅深度图像作配准,提高了配准速度.该方法已成功应用于多种文物的三维逼真建模.     

基于SIFT和改进的RANSAC图像配准算法

为解决RANSAC算法迭代次数过多导致图像配准精确率不高的问题,提出了一种改进的RANSAC图像配准算法。首先将参考图像和待配准图像进行NSCT变换分解成低频子带和高频子带。然后对高频子带运用矢量夹角算法和结构相似性（SSIM）来提取图像边缘特征点,对低频子带运用SIFT算法并设定合适的距离阈值来提取特征点。最后利用改进的RANSAC算法提高特征点匹配精度,选择出精匹配点对,实现图像配准。实验结果表明,该算法能有效地找到较多的匹配点对,准确地去除误匹配点对,明显地提高了配准精确度。     

基于改进KAZE的无人机航拍图像拼接算法

为了更好地解决航拍图像易受光照、旋转变化、尺度变化等影响,KAZE算法实时性较差以及基于K近邻的特征匹配算法耗时较长等问题,该文提出了一种基于改进KAZE的无人机航拍图像拼接算法.该方法首先利用加速的KAZE算法提取图像的特征点,采用二进制特征描述子FREAK（Fast retina keypoint）进行特征点描述,然后使用Grid-KNN算法进行特征点粗匹配,利用随机一致性算法对匹配的特征点进一步提纯并计算几何变换模型,最后采用加权平均算法对图像进行融合.实验结果表明,该文所提算法使图像在光照变化、旋转变化及尺度变化下具有较好的性能,且处理速度较KAZE算法与K近邻特征匹配算法有较大提升,是一种稳定、精确度高、拼接效果良好的无人机航拍图像拼接方法.     

具有光照鲁棒的图像匹配方法

针对现有的基于局部特征的图像匹配算法对光照变化敏感、匹配正确率低等问题，提出一种具有光照鲁棒性的图像匹配算法。首先使用实时对比保留去色（RTCP）算法灰度化图像，然后利用对比拉伸函数模拟不同光照变换对图像的影响从而提取抗光照变换特征点，最后采用局部强度顺序模式建立特征点描述符，根据待匹配图像局部特征点描述符的欧氏距离判断是否为成对匹配点。在公开数据集上，所提算法与尺度不变特征变换（SIFT）算法、加速鲁棒特征（SURF）算法、"风"（KAZE）算法和ORB算法在匹配速度和匹配正确率上进行了对比实验。实验结果表明：随着图像亮度差异的增加，SIFT算法、SURF算法、"风"（KAZE）算法和ORB算法匹配正确率下降迅速，所提算法下降缓慢并且正确率均高于80%；所提算法特征点检测较慢和描述符维数较高，平均耗时为23.47 s，匹配速度不及另外四种算法，但匹配质量却远超过它们。对实时性要求不高的系统中，所提算法可以克服光照变化对图像匹配造成的影响。     

基于中心环绕滤波器检测的图像特征点匹配算法

针对传统图像匹配算法特征点检测稳定性和准确性差的问题,提出一种尺度不变性的基于中心环绕滤波器检测（SCFD）的图像特征点匹配算法。首先,构建多尺度空间,利用中心环绕滤波器检测图像在不同尺度下的特征点,采用Harris方法和亚像素插值获得稳定的特征点;其次,联合快速定向旋转二进制稳健基元独立特征（BRIEF）（ORB）算法确定特征点的主方向,构建特征点描述算子;最后,采用汉明距离完成匹配,通过最小平方中值（LMedS）定理和最大似然（ML）估计剔除误匹配点。实验结果表明,在尺度变化时,所提算法的匹配精度达到96.6%,是ORB算法的2倍;其运行时间是尺度不变特征变换（SIFT）的19.8%,加速鲁棒性特征（SURF）的28.3%。所提算法能够有效提高特征点检测的稳定性和准确性,在视角、尺度缩放、旋转、亮度等变化的情况下具有较好的匹配效果。     

电力巡线无人机航拍图像匹配算法研究

基于局部特征的图像匹配算法是电力巡线无人机航拍图像匹配算法中最为实用的一种方法。针对传统匹配算法构建尺度空间会致使图像边缘信息丢失或者效率较低等问题,提出一种基于高斯曲率尺度空间的航拍图像匹配算法。借助高斯曲率滤波器构建一阶尺度空间,利用FAST算法提取特征点并选择特征采样区域,再以对特征采样区域建立二阶尺度空间并提取二阶尺度空间层内LIOP描述符,随后二阶尺度空间两两层LIOP描述符做差值并二值化处理,累加二值化值得到ASV-LIOP描述符完成匹配。在航拍图像上,使用SIFT、ORB、KAZE、AKAZE、改进KAZE等算法与所提对比实验,实验表明,所提算法正确匹配率平均提高5%左右,匹配效率约降低50%,可应用对稳定性要求较高且实时性较低的场景。     

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。     

用于纹理特征提取的改进的成对旋转不变共生局部二值模式算法

针对用于纹理特征提取的成对旋转不变共生局部二值模式（PRICoLBP）算法计算特征维度大、旋转不变性较差、对光照变化敏感的问题,提出一种融合局部纹理信息的改进PRICoLBP算法。首先,分别最大化和最小化图像像素点的二值序列,得到两个邻域像素点的坐标,由中心像素点坐标和得到的邻域像素点坐标计算出共生点对的坐标;其次,利用完备二值模式（CLBP）算法提取图像的每个像素点的纹理信息。在相同分类器下,对Brodatz、Outex（TC10,TC12）、Outex（TC14）、CUReT和KTH_TIPS数据库的分类实验中,所提算法的识别率比PRICoLBP算法分别提高了0.17、0.24、2.65、2.39和2.04个百分点。实验结果表明,所提算法在处理纹理旋转变化、光照条件多样的图像时具有较好的识别效果。     

一种改进AKAZE特征和RANSAC的图像拼接算法

针对传统图像描述方法在图像对变化复杂时特征点配准精度低,且传统RANSAC算法计算稳定性差的问题,提出一种结合改进AKAZE特征与RANSAC算法的图像拼接算法。利用AKAZE算法构造非线性尺度空间提取图像特征点,采用卷积神经网络描述符生成128维特征向量描述图像特征点,通过精简特征点并在迭代中设定嵌套阈值改进RANSAC算法得到最优变换矩阵模型,结合最佳缝合线算法和多频段融合算法对变换后的图像进行拼接。实验结果表明,和传统AKAZE算法相比,该算法在图像对的视角差异和光照差异较大时,配准精度分别提高12.60和6.99个百分点,改进后的RANSAC算法计算时间较改进前缩短4.17ms,图像拼接精度更高。     

基于改进网格运动统计特征的图像匹配算法

为了解决尺度不变特征变换（SIFT）算法在图像匹配中匹配正确率低、耗时长等问题，提出一种基于改进网格运动统计特征RANSAC-GMS的图像匹配算法。首先，利用快速旋转不变性特征（ORB）算法对图像进行预匹配，对预匹配的特征点采用网格运动统计（GMS）来支持估计量以实现正确匹配点与错误匹配点的区分；然后，采用改进的随机抽样一致性（RANSAC）算法通过匹配点间的距离相似性对特征点进行筛选，并采用评价函数对筛选后的新数据集进行重新整理，进而实现对误匹配点的剔除。采用Oxford标准图库和现实中拍摄的图像对图像匹配算法进行测试对比，实验结果表明，所提算法在图像匹配中的平均匹配正确率达到91%以上；与GMS、SIFT、ORB等算法相比，该改进算法的近景匹配正确率和远景匹配正确率分别最少提高了16.15个百分点和3.56个百分点，说明它能有效剔除误匹配点，进一步提高图像匹配精度。     

基于局部纹理特征的沥青路面裂缝检测方法

针对不均匀光照和阴影等因素影响沥青路面图像中裂缝检测误识别问题,提出一种基于局部纹理特征的沥青路面裂缝检测方法.设计结构保持型Retinex算法将高频的纹理信号从低频光照信号和结构型纹理中分离,改进百分比阈值算法,获取高信噪比的裂缝区域二值图像,建立高置信裂缝段的特征匹配机制,利用圆形度、面积、不同置信裂缝的类间欧氏距...