两阶段平移、旋转图像高精度配准算法

图像配准在图像处理中是十分重要的,通常是许多现代图像处理和计算机视觉任务一个关键的预处理步骤,许多算法和技术已经被提出用来解决配准问题.本文提出一种稳健的两阶段层次配准算法,在频域组合相位相关和谱对消技术对平移和旋转图像获得亚像素精度的配准.算法第一阶段首先利用一维FFT技术实现图像的旋转以确定旋转角度,并利用这个旋转角度将两幅图像之间的运动简化为平移运动,然后利用相位相关法确定整数像素平移参数.算法第二阶段运用谱对消技术确定亚像素平移参数.提出的算法甚至在图像因为下采样而包含混淆误差情况下仍然能够获得亚像素精度配准.     

基于改进Keren配准方法的超分辨率算法

提出一种基于边缘检测和Keren配准方法的自适应归一化卷积超分辨率重建算法。为了进一步提高低分辨率序列图像间的配准精度,该算法将边缘检测与Keren配准算法相结合。首先利用Roberts算子对图像序列进行边缘检测,然后利用基于简化四参数仿射变换模型的Keren改进算法求出边缘图像间的平移和旋转参数。仿真实验结果表明即使在含有噪声及大角度旋转情况下,相比Keren改进算法该算法配准精度得到了显著提高;其中采用Roberts算子相比其他传统算子可获得更高的配准精度。最后采用自适应归一化卷积超分辨率融合算法进行超分辨率重建,真实混叠图像序列的实验表明,基于提出的这种配准方法的超分辨率重建图像获得了很好的视觉效果和更高的分辨能力,具有良好的应用价值。     

一种基于子像素配准视频超分辨率重建方法

为了提高视频的空间分辨率,提出了一种利用帧间运动信息进行超分辨率重建的方法。对于整个视频的重建,提出了一种基于滑动窗的分段重建模型。在每一个滑动窗中,首先对相邻帧进行子像素级精度的运动配准;然后通过迭代反投影算法进行超分辨率重建。在配准算法中,提出了一种基于四参数刚体变换模型的配准方法,通过迭代求解和高斯金字塔图像模型由粗及精地进行运动估计。分别对模拟图像及实拍彩色视频进行重建,实验结果表明,该配准算法具有较高的精度,重建算法取得了较高的峰值信噪比(PSNR)值,重建视频具有更好的视觉效果和更高的分辨率能力,可被广泛应用于在帧间主要存在平移和旋转运动的视频序列的超分辨率重建。     

基于相位相关的目标图像亚像元运动参数估计

为获取亚像元级目标运动参数,提出一种基于相位相关分析的图像配准方法。首先讨论了目标局部运动和全局运动的目标参数估计问题,通过图像减影运算和模块匹配方法实现粗配准,从全景图像中分离目标信息和背景信息,计算目标中心坐标,获取像元级运动参数;然后采用相位相关图像配准方法实现精配准,利用傅里叶变换的平移特性,对产生平移的目标图像,通过求解归一化的互功率谱的傅立叶逆变换,得到二维脉冲函数,其峰值对应图像位移,由此获取亚像元级位移量。在实验室通过自准直光学系统获取光斑运动图像,使用Leica经纬仪标定光斑运动参数精度。结果表明,该方法效果显著,最大配准误差为0.156,标准差为0.091,配准精度优于1/10像元。     

铸币图像配准算法的设计与实现

铸币图像的配准是基于图像识别的真伪币鉴别及瑕疵检测的重要步骤.针对铸币图像的特点,提出使用边缘纹理替代灰度信息作为图像配准的特征;配准算法使用极坐标系投影等多种积分投影方法,通过计算样本图像与模板图像投影曲线的互相关函数与最大互相关参数得到平移、旋转、缩放参数,并以多次迭代,实现铸币样本图像与模板图像的精确配准,为基于图像识别的真伪币鉴别及瑕疵检测提供良好基础.     

基于霍夫变换和相位相关的图像配准方法

本文结合霍夫变换和相位相关技术来处理图像配准问题.根据1D相位相关技术,提出了一种通过搜索角度脊来得到旋转参数的方法;将待处理图像去旋转后,再采用2D相位相关来得到平移参数.本文方法可以充分利用FFT 的高效运算.实验结果表明此方法能准确有效地处理具有旋转和平移的图像配准问题.     

基于边缘和互信息的红外与可见光图像配准

采用一种结合边缘特征和互信息的图像配准方法,对红外与可见光图像进行配准。首先,用小波变换提取图像边缘,然后计算两幅边缘图像在不同条件（平移、旋转）下的归一化互信息,取归一化互信息最大时对应的配准参数为所需配准参数,再确定刚性仿射变换模型的参数,最后经过缩放、平移和旋转得到最终配准图像。     

基于傅里叶变换的遥感图像配准算法

提出了一种基于傅里叶的遥感图像自动配准方法,图像间的变化包括平移、旋转及比例变化。该方法是傅里叶相位相关技术的扩展,其主要优点是在不需要寻找控制点和传感器参数的情况下进行图像自动配准。通过对数一极坐标变换、利用傅里叶变换的比例特性和旋转特性搜索图像间的比例和旋转变化,利用傅里叶的相位相关技术(能量谱)确定图像间的平移关系,实验结果表明了此方法的可行性和有效性。     

采用最优峰值的相位相关红外图像配准方法

对数极坐标域下的图像配准方法常因相位相关互功率谱呈现多峰分布而影响匹配准确度,为此提出了一种基于区域最优峰值的相位相关红外图像配准方法。首先将待配准图像和参考图像转换到对数极坐标域,其次以自适应巴特沃斯高通滤波为预处理,最后结合归一化互相关和相位相关的相似性测度,在合理截断互功率谱半径轴低数值段的基础上,筛选出最优峰值实现自动配准,同时研究了对数极坐标变换尺寸对匹配性能的影响,给出了最优尺寸变换比。实验结果表明:该算法对噪声污染图像表现出较好的鲁棒性,对于存在平移、旋转和缩放的红外图像具有更高的配准精度。     

一种适应于旋转、平移和大尺度变换的图像配准方法研究

传统的基于Fourier-Mellin变换的图像配准算法对配准存在较小旋转、平移和尺度变换的图像对十分有效,但由于有限采样图像的旋转和缩放与离散傅立叶变换的不可交换性,以及采样和插值误差的存在,该算法对尺度变形较大的图像不再适用.本文深入分析了算法产生误差的根本原因,考察了误差对离散图像的傅立叶功率谱产生的影响,然后综合运用加窗和滤波等手段去除假象、改善频谱,改进后的算法可配准的尺度范围扩展到0.29～5,能满足绝大多数应用的需求.     

三维激光扫描的文物破损区域修复研究

为了提高文物破损区域修复能力,提出基于激光扫描的文物破损区域三维虚拟修复方法.构建文物破损区域三维激光扫描图像采样模型,采用激光扫描方法进行文物破损区域三维虚拟图像特征采集和信息配准,在虚拟计算机视觉下进行文物破损区域三维虚拟图像重构,结合模糊信息增强技术进行文物破损区域三维图像的信息增强处理,构建三维图像特征重构模型...     

影像数量对SFM三维重建模型测量精度的影响分析

在运动恢复结构(Structure From Motion,SFM)技术的实际应用中,不同数量影像数据集的SFM重建精度和效率通常存在差异。为了研究影像数量对SFM重建模型精度的影响,为三维重建应用中的影像数据采集与选取提供参考依据,利用手持数码相机对目标物体进行数据采集,选取不同数量的影像执行SFM点云和网格模型的重建,并将各组SFM三维模型与激光扫描模型进行模型精确度、噪声和完整度的对比分析。实验结果表明,影像数量与SFM三维模型的精度之间具有一定的相关性,影像数量越多,重建模型的完整度越高,但受SFM特征点匹配误差、配准误差以及影像中多余场景的影响,影像数量的增加会导致模型精确度的降低以及噪声程度的加重。在实际的工程应用中,需要深入分析生产三维模型的特点和需求,选取合适影像数量的数据集进行SFM三维重建。     

An image registration algorithm based on phase correlation and the classical Lucas–Kanade technique

Image registration is defined as an important process in image processing in order to align two or more images. A new image registration algorithm for translated and rotated pairs of 2D images is presented in order to achieve subpixel accuracy and spend a small fraction of computation time. To achieve the accurate rotation estimation, we propose a two-step method. The first step uses the Fourier Mellin Transform and phase correlation technique to get the large rotation, then the second one uses the Fourier Mellin Transform combined with an enhance Lucas–Kanade technique to estimate the accurate rotation. For the subpixel translation estimation, the proposed algorithm suggests an improved Hanning window as a preprocessing task to reduce the noise in images then achieves a subpixel registration in two steps. The first step uses the spatial domain approach which consists of locating the peak of the cross-correlation surface, while the second uses the frequency domain approach, based on low-frequency (aliasing-free part) of aliased images. Experimental results presented in this work show that the proposed algorithm reduces the computational complexities with a better accuracy compared to other subpixel registration algorithms.     

互相关算法在运动目标距离选通激光三维成像中的应用

在微光成像中,距离选通成像是一种获取目标三维信息的有效手段。对于静止目标而言,可以通过对目标切片成像,获得不同选通距离的目标图像,进而通过二值化算法或质心算法获得目标的三维图像。而对于运动目标而言,在切片成像的同时,目标的空间位置会发生变化,因此需要对不同选通距离的目标图像进行配准,而后才能获得目标的三维图像。搭建了基于像增强电荷耦合器件(ICCD)的距离选通实验系统,提出了一种基于像质评价的互信息配准算法配准激光图像目标的空间位置,然后对配准后的激光图像通过互相关算法获得三维图像,并在保证一定的三维精度基础上,逐渐减少激光图像的像幅数,最后与二值化算法和质心算法三维重构进行了实验对比,实验结果表明,互信息配准算法能够有效配准激光图像,互相关三维成像算法精度高于二值化法和质心法,最少采用2幅图像即可获得目标的三维点云图像,大大降低了对运动目标三维成像的难度。     

A nonlinear least square technique for simultaneous image registration and super-resolution.

This paper proposes a new algorithm to integrate image registration into image super-resolution (SR). Image SR is a process to reconstruct a high-resolution (HR) image by fusing multiple low-resolution (LR) images. A critical step in image SR is accurate registration of the LR images or, in other words, effective estimation of motion parameters. Conventional SR algorithms assume either the estimated motion parameters by existing registration methods to be error-free or the motion parameters are known a priori. This assumption, however, is impractical in many applications, as most existing registration algorithms still experience various degrees of errors, and the motion parameters among the LR images are generally unknown a priori. In view of this, this paper presents a new framework that performs simultaneous image registration and HR image reconstruction. As opposed to other current methods that treat image registration and HR reconstruction as disjoint processes, the new framework enables image registration and HR reconstruction to be estimated simultaneously and improved progressively. Further, unlike most algorithms that focus on the translational motion model, the proposed method adopts a more generic motion model that includes both translation as well as rotation. An iterative scheme is developed to solve the arising nonlinear least squares problem. Experimental results show that the proposed method is effective in performing image registration and SR for simulated as well as real-life images.     

基于激光点云数据的三维运动图像重构技术北大核心CSCD

为了解决三维运动图重构时存在的重构测量距离与实际距离误差大、激光点云数据数量多和重构图像清晰度对比低的问题,提出了基于激光点云数据的三维运动图像重构技术,通过配准多帧激光点云数据,从中获取激光点云数据集,再采用平面拟合方法对激光点云数据集实行去噪处理,最后利用曲面重构法完成对曲面模型的拟合,实现三维运动图像重构。实验结果表明,通过对三维运动图像重构进行测量距离与实际距离的对比、激光点云数据数量的对比和测量图像与实际图像清晰度的对比测试,验证了三维运动图像重构技术的实用性高。     

基于傅里叶梅林变换的SURF算法

针对加速鲁棒性特征算法,在没有后续去误匹配等处理的情况下,对存在较大旋转角度的两幅待匹配图像,匹配精度较低的问题,提出了一种基于傅里叶梅林变换的SURF算法。该算法通过对待匹配图像和参考图像实施傅里叶变换和梅林变换,利用能量谱求出两幅图像发生的旋转角度,并利用SURF算法找出图像间发生的平移和尺度变化,实现了图像间的匹配。实验结果表明,该算法可有效地实现图像间存在较大旋转角度时的几何匹配,且相比已有的SIFT和SURF算法,具有更好的匹配效果。     

基于PCA-TrICP的多源点云无缝三维重建

针对三维重建时使用单一数据源的局限性问题,融合异源的倾斜影像和三维激光点云进行三维实景重建.在前期工作中,利用倾斜摄影技术对校园图书馆建立初始模型,生成影像点云,并使用三维激光扫描仪获取其立面数据,完成去噪及拼接等预处理工作.针对预处理过后的影像点云和激光点云数据的配准,首先使用主成分分析方法对数据降低维度,对齐跨源点...     

一种动态特征匹配的部分重叠点云配准方法

点云配准方法能够有效地完成对不同重叠率、不同规模点云间的配准,可确保三维重建模型的精度。针对该问题,提出一种动态特征匹配的部分重叠点云配准方法,首先基于欧氏距离分割法将点云分割为子点云;然后提取子点云特征,考虑到不同点云的规模不同,提取的特征规模也是不同的,提出利用动态时间规整算法(DTW)完成子点云间的映射;最后利用迭代配准算法求取拼接点云间的平移、旋转矩阵,利用该矩阵完成点云间的配准和拼接。实验结果表明,提出的方法能够有效地解决部分重叠点云和不同规模点云的配准问题。