仿射不变特征提取算法在遥感影像配准中的应用

提出了一种面向影像配准应用的仿射不变特征算法。首先选取图像中拉普拉斯算子和尺度空间微分算子同时取得最大值的点为特征点,使用仿射参数模板对特征点邻域进行重采样以补偿投影变换造成的形变。随后对采样区域求取尺度不变特征变换(SIFT)构造特征矢量。在此基础上,构造相似性判据匹配特征点,通过RANSAC(random sample consensus)算法迭代消除错配生成修正的特征点集,并精确估计变换参数。利用仿真数据,测试了所提算法在仿射变换、局部遮挡、灰度对比度变化、高斯噪声等影响因素下的性能,并用异时相卫星遥感影像验证该算法的实用价值。     

改进FAST特征点支持下的实时影像地标匹配算法

针对图像匹配技术中匹配时间与匹配精度不能同时满足要求的问题,提出一种基于特征点匹配的方法,利用随机森林分类器实现地标的匹配,将匹配问题转化为简单的分类问题,大大简化了计算过程,保证影像匹配实时性;采用FAST特征点表示影像地标,利用高斯金字塔结构以及仿射增强策略改进FAST特征点的尺度和仿射不变性,提升影像地标匹配率。将实验结果与尺度不变特征变换(SIFT)算法和加速鲁棒性(SURF)算法进行比较。实验结果表明在尺度变化、发生遮挡以及旋转情况下,匹配率能达到90%左右,保持与SIFT算法和SURF算法相近的匹配率,并且匹配时间相较其他两种算法减少了一个数量级,能有效地对影像地标进行匹配,匹配时间也满足实时影像地标匹配要求。     

一种具有仿射不变性的图像匹配算法

针对仿射扭曲图像对之间的匹配问题,传统算法对仿射变换的6个参数都进行归一化,在仿射畸变严重时匹配效果不佳,不具备完全的仿射不变性。为此,提出一种基于参数仿真的图像匹配算法。根据经纬度对摄像机坐标的角度参数进行仿真,利用Harris-Laplace算法提取特征点,使用尺度不变特征变换对其进行描述,由此仿真尺度参数,并归一化平移和旋转参数。实验结果表明,与MSER、Harris-Affine、Hessian-Affine算法相比,该算法的鲁棒性较强,能使所有参数都具有不变性,具有完全的仿射不变性。     

基于同形变换的航空倾斜影像自动匹配方法

针对仿射尺度不变变换提取(ASIFT)算法计算效率低的问题,提出了一种大倾角航空倾斜影像自动匹配方法H-SIFT。该方法利用影像粗略外方位元素计算两幅待匹配影像之间的单应变换矩阵,对左影像进行二维射影变换得到其纠正影像以消除两幅影像之间的几何变形、尺度和旋转问题,再对左影像的纠正影像和右影像进行尺度不变特征变换(SIFT)。匹配时,为了适当提高正确匹配点对的数量,利用不严格的比值提纯法和左右一致性检验得到粗匹配点对,并利用随机一致性检验剔除误匹配。最后将左影像其纠正影像上的匹配点反算到左影像上。通过对国产五倾斜相机平台(SWDC-5)获取的三组典型城区航空倾斜影像数据进行实验,对于三组数据,该算法获得的正确匹配点对数量分别为ASIFT算法的2.18、1.31、1.70倍,该算法匹配耗时分别为ASIFT算法的0.93%、0.88%、0.97%。实验结果表明,与ASIFT算法相比,该算法获得的匹配点对在计算效率、数量和分布情况上都得到了显著提高。     

基于LBP的尺度不变特征的描述和匹配算法

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法计算复杂度高和匹配速度慢的难题,提出一种新的基于局部二进制模式(LBP)的尺度不变特征变换算法.首先采用高斯差分尺度空间检测局部极大值,利用圆形邻域统计梯度方向直方图来确定特征点的主方向,再通过坐标轴旋转避免图像旋转的计算代价;然后运用改进后的LBP算子求取特征点邻域的纹理信息,得到132比特的特征点描述子,有效地降低了描述子的计算复杂度;最后运用逻辑与运算对描述子进行特征点匹配.图像匹配实验结果表明,该算法具有尺度不变性、旋转不变性、仿射不变性和光照不变性等优良特性,在保证匹配正确率与SIFT和CS-LBP算法基本一致的情况下,运算速度优于以上2种算法,其中光照不变性明显优于SIFT算法.     

基于快速视网膜关键点算法改进的图像匹配方法

传统的仿射尺度不变特征（ASIFT）算法通过模拟仿射变化图像实现完全仿射不变性,但是由于尺度不变特征（SIFT）算法本身的低效造成ASIFT的过程非常耗时,为了实现更为高效的图像匹配,引入快速视网膜关键点（FREAK）算法到ASIFT仿射模型中,并基于Lanczos-4插值进行改进。在匹配过程中基于HAMMING距离实现暴力匹配,并结合随机样本一致性（RANSAC）算法改进对匹配点对的提纯,得到了新的AFREAK算法。该算法既能实现完全仿射不变性,又能实现低耗时和低内存占用。实验结果表明,提出的AFREAK算法处理速度上快于ASIFT近2~3倍,并且可以得到与之相似的匹配效果。     

基于参数化求和不变量与特征重整的形状匹配

从特征提取和特征匹配两方面考虑,提出了一种鲁棒的形状匹配方法。首先,基于求和不变量,设计了基于面积的形状参数化和归一化方法,提出了参数化求和不变量,该不变量基于形状局部描述且采用积分算子计算,具有较好的鲁棒性和仿射不变性。然后,为进一步提高形状匹配的鲁棒性,在特征匹配上,分析了参数化求和不变量的先验信息,设计了基于特征重整的匹配距离函数,并通过动态规划进行实现。仿真实验表明了所提方法的有效性。     

一种快速多尺度特征点匹配算法

为了快速稳定地进行特征点的跟踪,提出了一种快速多尺度特征点的提取算法.该算法首先利用快速局部窗口极值搜索算法提取出不同尺度空间特征点的局部极值,减少了局部极值搜索的冗余性,然后再利用最近邻算法对特征点进行匹配.实验结果表明,该算法的计算速度快于SIFT算法和MOPS算法,稳定性强于传统的Harris算法,可以用于实时图像配准及目标跟踪.     

基于SIFT算法的无人机影像快速匹配

为使尺度不变特征转换算法更适合无人机影像的匹配,对该算法及其匹配策略进行探讨。对不同尺度下的影像匹配情况进行分析比较,发现减少尺度的影像匹配可缩短计算时间,但结果精度并没有降低。提出粗匹配加分块匹配的影像匹配策略,通过实验证明该策略较整体匹配能提高正确匹配点对的获取效率。     

基于ASIFT的无缝图像拼接方法

传统图像拼接方法对尺度、视差和光照变化较大的图像配准效果不佳。为此,提出一种基于仿射-尺度不变特征转换(ASIFT)算法的无缝图像拼接方法。采用能够抵抗强仿射情况的ASIFT算法检测特征点,并对特征点进行提取与匹配。利用随机抽样一致算法反复迭代,找到精确的变换矩阵初始值,根据变换矩阵进行2幅图像之间的统一坐标变换,使用加权平滑算法完成图像的无缝拼接。实验结果表明,与基于SIFT特征的拼接方法相比,该方法的图像拼接效果较好。     

基于改进SIFT特征和图转换匹配的图像匹配算法

针对SIFT特征在纹理丰富的图像中提取较多的伪点和不稳定的点而影响图像匹配的问题, 提出了一种基于Harris阈值准则的局部不变特征图像匹配算法。该算法在提取SIFT不变特征的基础上, 利用Harris阈值准则对所提取到的不变特征进行选择, 剔除了图像区域中大量可区分性较差的特征点, 从而得到了相对稳定和可区分性较好的特征点。其次, 结合不变特征矢量与图转换匹配(GTM)的方法对提取到的稳定特征点进行了精确匹配。实验对比结果表明, 用取得稳定的特征点, 进而结合一种好的匹配策略, 能够更加增强图像匹配的高效性和鲁棒性。     

一种新型遥感图像配准方法

提出了一种新型全自动稳健的遥感图像配准算法。首先,在图像二维平面空间和尺度空间中同时检测局部极值作为特征点,并在特征点邻域提取局部不变特征描述子一尺度不变特征变换（SIFT）。然后,利用距离测度进行SIFT特征匹配得到初步的匹配集合。最后,运用稳健的随机采样一致性（RANSAC）算法将匹配点集划分为内点和外点,在内点域上精确地估计出图像变换模型。实验利用仿真数据测试了SIFT特征的可重复性和可匹配性,利用卫星图像验证了该自动配准算法的有效性和稳健性。     

遥感影像空间分治快速匹配

目的 图像匹配是遥感图像镶嵌拼接的重要环节,图像匹配技术通常采用两步法,首先利用高维描述子的最近和次近距离比建立初始匹配,然后通过迭代拟合几何模型消除错误匹配。尽管外点过滤算法大幅提高了时间效率,但其采用传统的两步法,构建初始匹配的方法仍然非常耗时,导致整个遥感图像拼接的速度提升仍然有限。为了提高遥感图像匹配的效率,本文提出了一种基于空间分治思想的快速匹配方法。方法 首先,通过提取图像的大尺度特征生成少量的初始匹配,并基于初始匹配在两幅图像之间构建成对的分治空间中心点;然后,基于范围树搜索分治空间中心点一定范围内的相邻特征点,构造成对分治空间点集;最后,在各个分治空间点集内分别进行遥感图像特征的匹配。结果 通过大量不同图像尺寸和相对旋转的遥感图像的实验表明,与传统的和其他先进方法相比,本文方法在保证较高精度的同时将匹配时间缩短到1/1001/10。结论 利用初始种子匹配构建分治匹配中心以将图像匹配分解在多个子区间进行的方法有助于提高遥感影像匹配的效率,该算法良好的时间性能对实时遥感应用具有实际价值。     

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。     

利用SIFT算子与图像插值实现图像匹配

尺度不变特征算子SIFT具有良好的尺度、旋转、光照不变特性,广泛应用于图像匹配领域。该算子利用128维的特征描述向量来表征每个特征点,由于维数过高,影响图像匹配的速度。为此,提出了利用图像插值技术对特征描述向量进行降维处理,提高匹配速度,并通过实验验证了该方法的有效性。     

面向像对直线特征匹配的线特征矫正与提纯方法

目的 像对直线特征匹配是计算机视觉的重要研究内容,现有这类匹配方法均存在不同程度的误匹配问题。导致此问题的主要因素包括直线检测结果没有位于图像的真正边缘处、缺乏匹配线对的一致性校验。为此本文提出一种面向像对直线特征匹配的线特征矫正与提纯方法。方法 首先提取像对的边缘特征获得二值化边缘图,通过边缘梯度图及梯度矢量图（GVF）建立梯度引力图。其次,采用直线检测方法提取像对的直线特征,并通过梯度引力图矫正直线位置。最后,采用点特征匹配结果计算像对极线,并结合直线匹配结果确定最后的局部校验特征区域,通过随机抽样一致小邻域范围内特征相似性校验直线匹配结果,从而剔除误匹配直线。结果 对一组宽基线像对进行匹配实验,与直接采用直线匹配算法获得的匹配结果相比,矫正后的匹配结果剔除了大部分误匹配线对,将匹配准确率从50%提高到84%,继续提纯该匹配结果获得了100%的匹配准确率。在另一组宽基线像对的匹配实验中,经本文方法处理后的匹配准确率提高近30%。与前两组实验相比,第3组实验的像对摄影姿态变化不大,仅在尺度上有所区别,经本文方法处理后配准率从92%提高到100%。结论 采用本文方法可以大幅提高像对直线特征匹配的准确率,同时该方法可以很容易对其他直线匹配结果进行校正与提纯,具备较高的实用性。     

基于区域划分和四元数的彩色图像复制粘贴篡改检测

现有的篡改检测方法中特征点提取不充分会导致篡改检测精度不高,特征点描述符识别率差,针对该问题提出一种基于颜色矩的区域划分和四元数Hu矩的彩色图像复制粘贴篡改检测算法。首先,使用自适应形态重建算法对图像进行超像素分割,通过密度聚类算法对图像自适应划分区域;其次,提出一种关键点提取方法得到均匀的SIFT特征点;然后,在一种新颖的彩色图像四元数表示方法中构建局部高斯金字塔提取Hu矩特征;最后,利用2NN进行特征匹配后,结合Delaunay三角形算法定位出复制粘贴篡改区域。在公共数据集上的实验结果表明,该算法可以更有效地定位篡改区域。     

基于稀疏图像序列的雕塑点自动云三维重构方法

为了提高对雕塑点稀疏图像的点云三维重建的分析能力,提出一种基于稀疏图像序列的雕塑点自动云三维重构方法,基于稀疏散乱点三维重建和锐化模板特征匹配方法进行图像三维重建。采用三维角点检测和边缘轮廓特征提取方法,进行雕塑点稀疏图像三维点云特征检测,对检测的雕塑点稀疏图像点云数据进行信息融合处理,采用梯度运算方法进行特征分解,实现对雕塑点稀疏图像的信息增强和融合滤波。结合局部均值降噪方法进行图像的提纯处理,提高雕塑点稀疏图像轮廓重建能力,采用锐化模板特征匹配和块分割技术,实现雕塑点自动云三维重构。仿真结果表明,采用该方法进行雕塑点自动云三维重构的准确性较高,图像匹配能力较好,且重构输出信噪比较高。     

基于局部不变特征的图像匹配算法

针对计算机视觉领域中的图像匹配问题,提出一种新的基于局部不变特征的匹配算法。使用高斯差分检测特征点,将特征点领域内Haar小波响应投影到四个方向轴上,进而生成一个用来描述特征点的64维向量,采用最近邻距离比进行特征匹配。实验结果表明,该算法不仅快速、稳定,而且匹配准确率比PCA-SIFT、SURF、MSOP高。