基于多特征的视频镜头检测方法

针对视频镜头边缘检测准确率低的问题,提出了一种新的基于多特征的视频镜头检测算法。首先按时序读取多帧图像,并转换为灰度图;进一步将帧图像均匀分块,计算每个图像块的平均梯度,构造视频动态纹理;比较相邻帧视频动态纹理的相关性及两帧SIFT特征的匹配程度,根据匹配结果得出预检测结果;接下来与步长低于人眼刷新频率的下一帧动态纹理及SIFT特征相比较,得到最终的结果。通过对多组不同类型的视频数据进行实验,均能取得较高的召回率和准确率。该文算法对结构较复杂的渐变镜头进行检测,也能取得较高的检测准确率和召回率。     

一种区块特征匹配与边缘差分结合的运动目标检测算法

由于动态背景中存在运动目标检测准确率不高、耗时过长,提出一种区块特征匹配结合边缘特征的运动目标检测算法。首先将视频图像目标检测块与背景块分离,对相邻帧背景块进行运动补偿;进而对连续多帧图像进行边缘特征提取,最后对多帧的边缘图像差分,经由形态学处理和阈值分割得到运动目标区域。该算法能有效减少特征提取耗时,降低背景噪声的干扰。实验结果表明,该算法检测运动目标的准确性较好,且抗噪表现较好。     

基于背景差分的巡检机器人视觉识别方法

针对巡检机器人检测异物范围受限，只能检测经过训练的异常物体问题，提出了一种基于视频对齐的背景差分技术。巡检机器人由于运行速度不稳定、摄像头角度存在偏差，会导致视频无法对齐，识别准确率低，因此采用一种改进的联合优化算法对视频进行处理。首先使用改进的DTW算法逐帧查找与目标视频对应的帧，将视频对应帧提取出来；再采用SURF算法提取对应帧的特征点，进行筛选后使用DeepFlow算法得到对应帧图像的变形场矩阵，进而将图像角度修正，并进行像素级的匹配。实验结果表明，DTW-SURF-DeepFlow联合算法可以将图像进行完全的对齐，经过对齐的图像通过背景差分即可以检测出任意的异常物体，提高了异物检测的准确性。     

基于弱纹理检测及视差图融合的立体匹配

为了在消除弱纹理区域匹配歧义性的同时保证纹理区域的匹配率,提出了一种基于弱纹理区域检测及视差图融合的立体匹配算法.该算法首先根据输入图像的颜色(灰度)变化情况检测出弱纹理区域,然后基于这一检测结果,对输入图像对应用改进的极线距离变换算法,以提高弱纹理区域像素的可区分性,接着,采用窗口匹配算法和置信度传播算法分别对原始输入图像和极线距离变换后的图像计算视差图谱,最后,以弱纹理检测的结果为基准,对这2张视差图谱进行融合,以实现在弱纹理区域和纹理区域的同步最优匹配.通过对弱纹理化后的Middlebury图像库中图像的实验表明,在几乎不增加计算复杂度的同时,该算法的匹配率比当前先进算法提高至少20％,同时,实验还表明了该算法对照度不一致输入图像对匹配的鲁棒性.     

融合全局-颜色信息的尺度不变特征变换

由于尺度不变特征变换(SIFT)算法只针对图像的局部特征进行描述且忽略了图像的彩色信息,当待匹配图像中存在大量形状相似区域时,误匹配率很高。本文对SIFT图像匹配法进行了改进,提出了SCARF(Shape-color Alliance Robust Feature)图像匹配算法。为解决SIFT常出现的误匹配现象,构造的SCARF算子利用SIFT检测子提取图像的特征点集,通过建立同心圆坐标系,在SIFT原有框架的基础上融入全局形状信息和颜色不变信息,并采用欧氏距离作为匹配代价函数进行描述子匹配。对包括SCARF算法和SIFT算法在内的5种不同匹配算法通过INRIA数据库进行了实验验证,实验结果表明:SCARF算法在图像模糊、局部特征相似、JEPG压缩和光照变化等复杂变换情况下,匹配准确率优于SIFT等其他算法,降低了误匹配的概率,明显提高了匹配的稳定性和鲁棒性。     

结合噪声估计的NRLBP铆钉表面缺陷检测

针对铆钉表面缺陷纹理形态复杂多变,传统纹理特征提取方法难以获取准确纹理信息、铆钉缺陷识别率较低的问题,提出一种自适应阈值抗噪LBP的铆钉表面缺陷检测算法AT_NRLBP。首先,将铆钉图像均匀分块后提取铆钉子块;然后,基于PCA分解铆钉子块的协方差矩阵,估计子块图像的噪声水平。根据图像噪声强度计算NRLBP阈值,编码铆钉子块得到NRLBP纹理特征。最后,训练SVM单分类器分类铆钉子块,检测并标记出缺陷子块。实验结果表明,这里算法能有效地检测出铆钉表面缺陷,误检率明显降低;与其他纹理分类算法相比,这里算法在KTH-TIPS数据集上的分类准确率较高。     

基于改进SIFT算子的动态障碍物检测方法

针对行车辅助驾驶系统在进行动态障碍物检测时遇到的背景复杂和实时性要求,提出了一种基于快速鲁棒的动态目标假设检测算法,算法首先采用相邻帧间特征点位置估计改进SIFT匹配算子,实现全局背景运动补偿参数快速估计,然后利用三帧差分法对图像处理后,通过改进背景方差估计,改善传统假设检验方法对图像边缘目标漏检的问题,进一步提高动态目标检测的准确性。实验表明,算法不仅保持了SIFT算子的优越性能,提高了参数估计精确性,而且极大地提高了特征配准和检测速度,满足系统的实时性要求。     

基于改进SIFT图像匹配的无人机高精度避障算法设计

为提高无人机避障能力,提出基于改进SIFT图像匹配的无人机高精度避障算法。通过角点匹配和多分辨模式识别,实现对无人机高精度避障的图像显著特征点检测,通过对比梯度分析和参数融合识别,实现对无人机高精度避障图像信息加权融合处理,采用改进SIFT图像匹配方法,匹配无人机高精度避障地理空间网格,实现避障算法的优化设计。仿真结果表明,无人机避障的自适应规划能力和避障精度较高。     

基于纹理特征的机械零件图像快速匹配方法

为了实现机械零件图像的匹配,同时保证具有较高的计算速度,提出了一种针对条形纹理表面工件的匹配方法。首先,在工件图像中取若干圆形区域（称为纹理圆）,通过纹理圆的统计特征来计算．工件表面纹理方向,确定2幅匹配图像间的大致角度差。然后根据角度差旋转其中1幅图像,保证了2幅图像角度差在相关系数法作用范围内。最后用相关系数法对2幅图像进行灰度特征匹配。实验结果表明：基于纹理特征的机械零件图像匹配,解决了条形纹理表面工件图像匹配问题,同时具有较高的计算速度。     

基于先验显著性的卫星视频微小运动车辆检测

卫星视频中微小运动车辆由于特征信息少,使得当前基于特征的方法很难获得良好结果,为了应对卫星图像中复杂的图像环境以及目标微小的像素占比,提出了一种基于多种图像先验信息约束显著性的运动车辆检测方法。首先利用简单线性迭代聚类算法对视频帧生成数量适宜结构紧凑的超像素,并基于人眼显著性模型计算各超像素的边界相关性;同时采用背景建模生成图像的运动热图并完成基于超像素的运动区域估计;结合这两种先验约束来最优化检测结果,从而获得较好的目标检测效果。最后,以吉林一号卫星视频中全球不同城市道路场景为实验数据,对比了当前多种运动目标检测算法,实验证明,提出的算法能在检测准确率和召回率达到85%的情况下保持低于10%以内的虚警率,并且在卫星角度偏移的图像环境也有一定的抗干扰能力。     

基于混合特征的移动机器人图像匹配算法

针对移动机器人定位过程中视觉图像处理速度慢以及特征点提取与匹配实时性、准确性差的问题,提出了基于颜色矩的改进SIFT分级图像匹配算法。首先改进SIFT算法,扩大极值点检测范围;采用Sobel算子计算特征点的梯度方向和幅值;以向量夹角为准则度量SIFT特征相似性,提高SIFT特征提取与匹配的速度和精度。图像匹配时先采用颜色矩对环境图像序列进行相似性排序,改进SIFT特征,再与排序后图像依次进行精确匹配,分级匹配提高了移动机器人的定位速度和精度。实验结果表明：与原SIFT相比,改进SIFT提高了特征向量的显著性,误匹配率降低约9.2%,特征点数量减少约20%;分级匹配提高了图像匹配速度和精度,SIFT特征计算量减小60%,总体耗时缩短40%。达到移动机器人定位实时性和鲁棒性的目的。     

基于全局特征与局部特征的图像分级匹配算法研究及应用

移动机器人基于拓扑地图导航时要求图像特征提取与匹配算法具有高的精度和鲁棒性、良好的实时性,针对此,提出了基于全局特征和局部特征的图像分级匹配算法。首先对输入的待匹配图像应用改进的形状上下文算法提取全局特征与图像库中图像进行遍历粗匹配,得到与当前待匹配图像相似度最高的3幅图像并构建临时图像库;然后利用改进的SIFT算法提取输入图像局部特征与临时图像库中3幅图像的局部特征进行精确匹配,最终得到与待匹配图像相似度最高的图像作为匹配结果输出。所提出的图像分级匹配算法将基于全局特征的改进形状上下文算法和基于局部特征的改进SIFT算法相结合,从而达到优势互补的目的。实验结果表明,该算法在机器人基于拓扑地图导航过程中有效地提高了图像匹配效率,缩短了运行时间。     

基于学习不变特征变换的兵马俑图像分区匹配

针对兵马俑图像三维重建时特征误匹配率较高、效率较低的问题,提出了一种基于两视图兵马俑图像的特征分区匹配方案。该方案在兵马俑图像上,首先利用学习不变特征变换(Learned Invariant Feature Transform,LIFT)方法提取整幅兵马俑图像的特征;接着利用提出的基于先验知识的特征点分布曲线分割方法确定兵马俑头部分割线位置,根据头部分割线将提取的特征分为头部特征和躯干特征;最终采用欧式距离进行分区特征匹配,对于匹配结果集合使用随机抽样一致性算法(Random Sample Consensus,RANSAC)滤除误匹配点集。实验结果表明:在兵马俑图像特征提取及匹配中该方案的正确匹配率可以达到98%,相比于SIFT和SURF方法正确匹配率提高了20%左右,特征点的可重复率提高了10%左右,同时将RANSAC的迭代时间降低了50%,而且在尺度、光照、角度发生变换时具有较好的鲁棒性。因此本文提出的方案能够很好地实现特征点的正确匹配,在兵马俑的三维重建中具有很高的使用价值。     

利用平面约束的月球车立体匹配方法

为了满足月球车视觉系统对检测障碍物检测的时效性和可靠性的需求,提出了一种基于平面约束和自适应惩罚参数的半全局立体匹配算法。首先,对极线校正后的两幅图像进行SIFT特征点提取与匹配,同时提取边缘特征;然后,利用匹配的SIFT特征点拟合空间平面,并根据平面估计左右图像所有像素点的视差搜索范围;最后,基于传统的半全局匹配算法,采用自适应惩罚参数的策略对左右图像进行立体匹配。实验结果表明：所提出的算法有效地降低了计算复杂度,其计算复杂度只有传统方法的19.9%,对于视差不连续区域以及遮挡区域都能够获得正确的匹配结果。较传统半全局匹配方法无论在速度还是匹配精度上都得到明显提高,为对立体匹配的实际应用奠定了基础。     

移动高光对三维场景重建的影响与消除

针对制造车间光滑地面在阳光或灯光照射下的扫描图像往往存在反射光斑,且随相机位置变化而变化,会严重干扰图像处理和利用的问题,提出了一种识别和去除高光的方法,用于改善图像处理效果和三维重建精度。基于扫描序列图像的三维场景重建流程和SURF特征原理,分析移动的高亮反光斑对图像特征点提取和匹配的影响;对于缺乏表面纹理的灰度图像,提出一种基于逐行多级阈值和动态模板高光识别与去除方法,保留非高光点的特征信息,识别与修复同步完成。实验结果表明,无高反光的前后两帧图像的匹配特征点对比有高光情况下至少高出8%,优化后的余留匹配特征点更多;扫描一段30m长的车间场景序列图像,用提出的方法修复高光后进行三维重建,点云拼接误差减小了10cm。表明移动高光对图像序列三维重建有不可忽视的影响,本文提出的方法能有效地去除高光。     

手形、掌纹和掌静脉多特征融合识别

单一生物特征识别技术无论是在识别率还是稳定性上都不能达到完美无缺,特别是高仿生物特征的出现使其安全性受到质疑。针对上述问题,提出一种手形、掌纹和掌静脉多特征融合识别方法。提出了基于小波变换Gabor滤波器的特征层和图像层融合策略,将同一设备不同光照采集下的掌纹和掌静脉融合到一起,突出各自的主纹理特征;利用手指相对长度为手形特征进行初匹配,提出利用分块纹理基元模型进行掌纹和掌静脉融合图像的特征提取方法,然后进行二次匹配给出最终识别结果。开发了模拟系统并进行了相应的实验,结果表明该识别系统充分发挥了3种特征各自的优点,提高了识别率和稳定性,特别是掌静脉的加入增强了系统的安全性。     

一种基于NSCT和SIFT的遥感图像配准算法

研究提出了一种基于NSCT和SIFT的遥感图像配准算法,综合利用了NSCT在图像分解上的灵活性和SIFT算法在特征描述上的有效性来进行遥感图像配准.首先分别对参考图像和待配准图像用NSCT进行分解,然后把分解的低频图像作为SIFT算法的输入并得到匹配结果,并利用匹配结果求解模型参数,最后通过重采样和双线性插值完成两幅遥感图像的配准.实验结果表明,此算法在运算速度和匹配精度方面均比SIFT算法和SWT+SIFT算法优越.     

基于动态规划的分层立体匹配算法研究

动态规划是双目立体匹配的经典算法,针对控制点动态规划算法易产生横向条纹以及立体匹配普遍的边缘性和弱纹理区域问题,提出一种基于金字塔分层双向动态规划的改进立体匹配算法。该算法将分层模型加入传统动态规划方法,以低像素层级为高像素层级提供控制点集,并在匹配代价计算中采用一种自适应相关性测度函数,加以匹配代价滤波,提高算法精确度及实时性并获取高精度视差图。以Middlebury标准库中的图片以及实拍图片作为实验对象,实验表明所提出的方法具有较好的性能。     

改进的视角鲁棒KAZE特征匹配算法

针对KAZE特征匹配算法对视角变化敏感,在大视角场景下不能实现正确匹配的问题,提出了一种视角鲁棒的PKAZE(Perspective-KAZE)算法。该算法在原KAZE描述符的基础上,计算特征点邻域内的二阶梯度均值,形成新的扩展的80维描述符;然后利用透视变换模型对待匹配影像进行多视角模拟,在模拟影像上提取改进的KAZE描述符,再进行特征匹配。最后,选取5对含有最多正确匹配数量的影像上的匹配对作为初始结果,利用随机抽样一致算法对初始结果提纯。对多组图像进行了匹配实验,结果表明:与KAZE、尺度不变特征变换(SIFT)和加速鲁棒特征(SURF)算法相比,所提算法对视角变化具有更强的鲁棒性;与透视尺度不变特征(PSIFT)和仿射尺度不变特征(ASIFT)算法相比,本算法匹配正确率更高,分别为PSIFT的2~10倍,ASIFT的2~7倍。提出的算法对视角变化具有很好的鲁棒性,不仅对模拟影像的视角变化很稳健,而且适用于真实三维复杂场景拍摄的大视角影像,具有一定的实用价值。