尺度不变特征变换算子综述

随着计算机软件与硬件技术的发展,计算机视觉算法逐渐成为图像处理领域的研究热点.其中SIFT(scale invariant feature transform)算法是目前机器视觉领域应用最成功的算法之一.由于在尺度不变、旋转不变、光照不变等方面的独特优势,SIFT被广大视觉领域的研究者借鉴与学习.但是SIFT算法本身也存在一些问题,如仿射性能不太理想,计算复杂度过高等,因此针对它的多种改进算法不断出现.本文对SIFT的发展历史、SIFT算法的演变以及它不同领域的典型应用给出了一个比较全面的综述,比较了各类算法的优缺点.最后给出了该算法未来可能的发展方向,为视觉研究者提供参考.     

基于角仿射不变的特征匹配

同一场景的不同图像匹配是计算机视觉中的一个基本问题，在诸如三维重建、对象识别和分类、图像配准和相机自校正等应用中，特征匹配都是一个关键步骤。为解决三维场景重建问题，通过改进目前特征匹配的不足，提出了一种基于角仿射不变的特征匹配算法。该方法是使用角作为图像匹配选取的特征，通过仿射不变处理来消除图像缩放、扭曲、旋转和平移产生的影响，实验表明，该算法具有良好的匹配性能，可以对差异较大的图像对进行特征匹配。     

基于图像深度信息的尺度不变特征变换算法误匹配点对剔除

特征点匹配是基于特征点的图像配准技术中的一个重要环节。针对现有基于尺度不变特征变换(SIFT）图像配准技术特征点匹配不理想,也无法较客观、快速地筛选正确匹配点对的问题,提出结合图像深度信息进行特征点误匹配筛选剔除的方法。该算法首先根据模糊聚焦线索和机器学习算法估计出待配准图像的深度信息图,再提取SIFT特征点,并在特征点匹配环节利用随机抽样一致性(RANSAC)算法迭代循环,结合深度局部连续性的原理来进一步提高匹配精度。实验结果表明,该算法具有很好的误匹配点对剔除功能。     

砂轮地貌双目图像特征点提取和匹配研究

特征提取和匹配是双目视觉中的关键点和难点。对SIFT和Harris两种特征点提取算法应用于双目砂轮地貌图像的角点检测进行了研究,通过对SIFT特征采用欧式距离进行匹配,对Harris角点采用零均值归一化互相关算法(ZNCC)进行模板匹配,采用RANSAC算法剔除误匹配特征点对。实验结果表明,SIFT算法在双目砂轮地貌图像上应用较Harris算法效果理想。     

曲波变换用于磨粒图像不变矩的提取

曲波变换(curvelet)具有各向异性和良好的曲线奇异性表达能力。为了克服Hu不变矩和不变小波矩在表达铁谱磨粒形貌信息方面的不足,将曲波变换引入磨粒特征提取过程,并与Hu不变矩结合,提出一种基于曲波变换的磨粒图像不变矩提取方法。首先利用曲波变换将图像进行分解与重构,得到不同尺度的子图像;然后提取各子图像的Hu不变矩,获得图像的曲波不变矩;最后将该方法应用于典型磨粒识别,总识别率达到83.33%。实验结果表明,与Hu不变矩和不变小波矩相比,磨粒图像的曲波不变矩能更好地表达磨粒的形貌特征。     

一种基于关联规则的图像特征点匹配算法

针对图像间特征点匹配的SURF算法在图像遮挡、旋转和亮度改变等复杂情况下误匹配率较高的问题,本文提出了一种新的匹配算法.通过分解SURF特征点描述子向量,重新构造了匹配基准,在此基础上运用关联规则的支持度判定策略,提高了复杂情况下图像间特征点匹配的精度.计算机仿真实验表明,与SURF算法相比,本文算法的图像匹配正确率有明显提高.     

红外与可见光图像特征点边缘描述与匹配算法

针对红外与可见光图像中特征点匹配的难题,提出一种基于形状上下文的特征点邻域边缘描述与匹配算法.首先采用基于曲率尺度空间的角点检测算法进行特征点提取,并将特征点所在曲线的法线作为主方向,避免了图像的旋转代价;然后搜索相同边缘上最近的特征点,通过计算这2个特征点邻域的边缘的像素点分布直方图构造一个120维的特征点描述符,并进行归一化;最后采用最近邻算法实现特征点匹配.实验结果表明,该算法能够有效地实现对红外与可见光图像特征点的精确匹配.     

基于多尺度FAST-9的图像快速匹配算法

FAST-9检测子不具备尺度不变性,为此,提出一种基于多尺度FAST-9的图像快速匹配算法。对图像建立高斯尺度空间,在各图层上应用FAST-9检测子分别提取特征点,在其周围建立圆形区域并分配主方向,同时建立方形区域构造SURF描述子,利用基于最近邻匹配方法进行匹配。实验结果表明,与SURF、SIFT算法相比,该算法具有较高的匹配速度。     

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。     

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。     

带标志位的均匀性特征检测SIFT配准算法研究

针对尺度不变特征SIFT配准算法中检测到的特征点不具有均匀分布的特性,实现了均匀性特征检测方法,同时对像素点设置标志位对检测步长进行动态调整。均匀性特征检测方法能够检测到更有效、更具有代表性的特征点,从而得到更加精确的图像变换关系;设置标志位对动态步长进行调整,可以进一步减少检测的次数。将带标志位的均匀性特征检测SIFT算法应用于图像的配准,实验表明改进算法的性能得到了有效提高。     

尺度不变特征转换算法在图像特征提取中的应用

针对尺度不变特征转换(SIFT)算法复杂度高、计算时间长,难以满足立体匹配的实时性要求以及当图像中存在多个相似区域时误匹配率较高的问题,提出了一种改进的立体匹配算法。该算法从两个方面对SIFT算法进行了改进:首先,由于圆形具有天然的旋转不变性,该算法以特征点为中心,采用近似大小的两个同心圆区域代替原算法的矩形区域,在内圆和外圆环区域内分别统计12个方向的梯度累加值,把局部特征描述符的维数从128维降低到24维,降低了算法复杂度;其次加入了12维的全局向量,使生成的特征描述符包含了基于局部信息的SIFT向量和基于全局信息的全局向量,提高了算法对图像中相似区域的分辨能力。仿真结果表明,改进后的算法实时性比原算法提高了59.5%,当图像存在多个相似区域时,误匹配率下降了9个百分点。所提算法在图像处理的实时性要求较高的场合下适用性较好。     

图像颜色征提取技术的研究与应用

介绍图像信息处理技术的一项基础性研究--图像颜色特征提取技术,重点讨论颜色特征提取技术的发展现状以及两大应用背景,即图像检索和图像情感语义的研究,揭示了颜色特征提取技术在基于内容的图像检索和图像情感识别研究方面的重要作用.总结了常用的颜色特征提取方法,指出现有方法中存在的问题和不足之处,提出了研究的新思路,并对今后的研究重点做出了展望.     

非线性Contourlet变换和区域特征匹配的图像融合

针对图像融合中存在边缘轮廓表示不清晰和计算冗余度过高的问题.提出了将非线性估计Contourlet变换和图像区域特征相结合的融合算法.通过非线性估计保留Contourlet高频稀疏矩阵最重要系数频带,对低频区域、高频区域采用不同的区域特征策略进行图像融合.实验结果表明:该图像融合算法不仅可以提高图像融合的视觉效果和图像质量、而且可以去噪音,增强图像.     

一种基于HSV颜色空间和SIFT特征的车牌提取算法

为了克服SIFT算法直接应用在车牌提取中表现出来的执行时间过长、误配率高的缺陷,提出了一种基于HSV颜色空间与SIFT特征的两级车牌提取算法,先使用HSV颜色空间确定车牌的候选区域,进行快速粗定位,再使用SIFT算法对候选区域进行精确定位与倾斜校正,在精确定位的同时也完成了对车牌汉字的辨识。这种方法不仅减少了SIFT特征的计算量,而且也避免了复杂背景对于SIFT特征匹配的干扰,大大提高了匹配准确率。最后通过编程实验证实本算法有良好的性能。     

基于脊波变换的金融汉字不变性特征提取方法

为了满足对多方向选择性的要求,提出一种基于脊波变换的手写体金融汉字的不变性特征提取方法。该方法首先利用Radon变换将原始图像的旋转转换成Radon域的环形移位,再利用傅里叶变换振幅具有平移不变性的特点,在Radon域应用一维傅里叶变换,得到的振幅矩阵具有旋转不变性,它对旋转不变特征提取是非常理想的;然后沿振幅矩阵行的方向执行一维多分辨小波变换,使得从频域适当的子带提取特征成为可能;从Ridgelet子带中提取均值、标准差和能量组成特征向量。通过实验的验证,该方法可以满足表单自动处理系统应用对手写体金融汉字识别的要求。     

基于二进制特征描述器的图像匹配算法

图像特征点匹配在视觉系统中有广泛的应用。针对加速分割测试特征FAST和二进制稳健基元独立特征BRIEF算法中存在的问题进行改进。首先,在FAST算法中使用简化模板提取图像特征点,通过构建图像金字塔实现尺度不变性。接着,根据人类视觉系统原理改进BRIEF算法的点对采样模式,并通过特征点方向的计算实现图像的旋转不变性。最后,使用易于计算的海明距离度量各特征点的相似度实现特征匹配。实验表明,提出的图像匹配算法性能优于其他算法,而且运行速度更快。