基于全局与局部相似性测度的非刚性点集配准

非刚性点集配准算法中，能否找到正确的对应关系对配准结果起着至关重要的作用，而通常两个点集中的对应点除了距离比较接近之外还具有相似的邻域结构，因此提出基于全局与局部相似性测度的非刚性点集配准算法。首先，使用一致性点漂移（CPD）算法作为配准框架，采用高斯混合模型对点集进行建模。然后，对全局局部混合距离进行改进，形成全局与局部相似性测度准则。最后，采用期望最大化（EM）算法迭代地求解对应关系和变换公式：在迭代初期局部相似性所占比重较大，从而能够尽快地找到正确的对应关系；随着迭代的进展全局相似性比重逐渐增大，从而确保得到较小的配准误差。实验结果表明，与薄板样条鲁棒点匹配（TPS-RPM）算法、高斯混合模型点集配准（GMMREG）算法、基于L₂E估计的鲁棒点匹配算法（RPM-L2E）、基于全局局部混合距离与薄板样条的点集配准算法（GLMDTPS）和CPD算法相比，所提算法的均方根误差（RMSE）分别下降了39.93%、42.45%、32.51%、22.36%和11.76%，说明该算法具有较好的配准效果。     

基于双特征高斯混合模型和双约束空间变换的配准

非刚性点集配准是当前多个领域中的一项重要研究问题.现今流行的配准算法通常使用基于单一特征的对应关系评估与包含单一约束条件的空间变换更新,而单特征与单约束限制了其配准效果与应用领域.提出了一种基于双特征高斯混合模型和双约束空间变换的非刚性点集配准算法.首先定义了双特征描述子,并用全局特征和局部特征构建它;随后,基于此描述子将高斯混合模型改进为双特征高斯混合模型.定义了局部结构约束项,并与全局结构约束项分别维护点集在进行空间变换更新时的局部与全局结构稳定.通过交替进行基于双特征高斯混合模型评估点集之间的对应关系和基于高斯径向基函数（Gaussian radial basis function）更新双约束空间变换,使该算法准确地完成非刚性点集配准.通过人造点集配准、CMU序列图像配准、遥感图像配准、IMM人脸数据配准和真实图像特征点配准对该算法进行了性能测试,同时也与当前流行的8种算法进行了性能比较实验,该算法展现出了卓越的非刚性配准性能,并在大部分实验中超越了当前的相关算法.     

基于模糊形状上下文特征的形状识别算法

利用形状上下文特征进行形状匹配的过程中,各采样点被直接二值划分至不同的直方图栅格,致使特征表达不精确,进而导致匹配结果存在偏差.本文在对数极坐标系中引入模糊隶属度函数,利用采样点分布的模糊划分结果建立直方图,生成模糊形状上下文特征,从而更精确地描述形状信息.在极坐标系下对采样点集合进行分割,提出分割匹配的方法,减少不必要的特征匹配次数.在此基础上,利用循环移位匹配方法解决形状在不同角度姿态下利用形状上下文特征匹配的问题.通过对不同数据进行仿真分析,证明本文所提出的方法能有效实现形状识别和检索.     

基于迭代的非刚性点阵配准算法

提出的非刚性点阵配准算法把一种鲁棒性全局和局部多特征用于对应关系评估,并结合高斯混合模型进行空间变换更新。首先,定义两个距离特征,分别测定两个点阵间的全局和局部几何结构差异,这两个特征形成了一种基于能量优化方程的多特征,通过最小化此多特征,可以灵活地评估点阵间的对应关系。其次,设计一种基于高斯混合模型的空间变换能量方程,同时借助L-2距离最小化方法将其最小化,以此改善空间变换更新。最后,采用轮廓配准和图像特征点配准测试了算法的性能,并与其他4种先进方法进行了对比,该算法在大部分实验中展现了最好的配准效果。     

一种基于形状描述的模型配准方法

针对模型配准中需要预配准操作的问题, 提出了一种基于几何形状描述的模型配准方法。首先利用一种基于距离场的几何形状描述方法从预配准模型中获取特征点并建立对应关系, 即构造预配准模型间的特征点对; 之后, 以特征点对为基础计算模型配准所需的转换矩阵以实现对模型的一步精确配准。实例表明该方法在不需要对模型进行预配准操作的情况下可实现模型的精确配准。     

含局部空间约束的t分布混合模型的点集配准

基于高斯混合模型（Gaussian mixture model,GMM）的点集非刚性配准算法易受重尾点和异常点影响,提出含局部空间约束的t分布混合模型的点集非刚性配准算法. 通过期望最大化（Expectation maximization,EM）框架将高斯混合模型推广为t分布混合模型;把Dirichlet分布作为浮动点的先验权重,并构造含局部空间约束性质的Dirichlet 分布参数. 使用EM算法获得配准参数的闭合解;计算浮动点的自由度,改变其概率密度分布,避免异常点水平估计误差. 实验表明,本文提出的配准算法具有配准误差小、鲁棒性好、抗干扰能力强等优点.     

基于直觉模糊距离的图像配准算法

提出一种基于直觉模糊距离的特征匹配算法.首先,从基准图像和待配准图像中提取特征,并将其直觉模糊化;然后,定义特征间的直觉模糊度量方法,从相似程度和不相似程度2个方面对直觉模糊集间距离进行计算;最后,利用直觉模糊集的排序方法解决特征匹配问题,通过构建匹配矩阵实现特征的匹配.实验表明,所提出的基于直觉模糊集的图像配准方法是有效的.     

基于改进典型形状上下文特征的形状识别方法

针对形状上下文特征难以解决大规模样本的形状识别问题,提出一种利用角点典型形状上下文特征进行快速形状识别的方法.该方法仅以少数角点作为代表点生成直方图,对目标形状关键特征进行描述,通过减少匹配的特征数目降低了采样点匹配时间;在此基础上提出了局部约束匹配的方法,能够快速实现形状匹配并解决特征旋转不变性的问题,最终通过结合快速剪枝和精确匹配完成形状的识别.对形状数据进行仿真实验的结果证明,文中方法能够快速、有效地实现大规模数据的形状识别和检索.     

基于形状上下文和方向梯度直方图特征的异源图像配准

针对单模态图像包含的信息存在局限性的问题,提出了一种基于形状上下文和HOG（histogram of oriented gradient）特征的红外和可见光图像配准方法.在混合高斯模型前景检测的基础上,通过提出的形状上下文和HOG特征结合的方法实现轮廓特征匹配,再利用TPS（thin plate spline）转换模型将匹配延伸到整个形状,并使用正则化和缩放特性迭代重组对应关系及估计转换降低估计误差.最后,采用RANSAC（random sample consensus）算法去除错误匹配点.与已有的形状上下文方法相比,此方法结合了边缘和轮廓特征信息,降低了误差,鲁棒性更好.     

基于高斯混合模型的有约束彩色医学图像群配准技术

为利用多幅彩色图像中的丰富信息,提高配准精度和效果,把基于高斯混合模型的灰度图像群配准技术推广为彩色图像群配准技术。为了减少同一彩色图像不同彩色分量之间的形变偏差,定义了彩色分量形变约束项。总彩色图像配准测度是两个函数的代数和构造:彩色分量形变约束项和基于概率分布的对数似然函数。通过对人体胃部彩色图像和数据可视人彩色切片图像的群配准实验,证实了有约束彩色图像群配准技术具有很好的配准结果。     

基于局部特征的点云配准算法

针对覆盖率较低的点云,提出一种基于局部特征的点云配准算法。首先提取点云 的局部深度、法线偏角和点云密度等局部特征,得到局部特征描述子;然后计算局部特征集的 相关性,得到相关候选点集;再次通过删减外点达到点云粗配准的目的;最后采用基于旋转角 约束和动态迭代系数的改进迭代最近点(ICP)算法,实现点云的细配准。实验结果表明,基于局 部特征的点云配准算法可以实现覆盖率较低点云的精确配准,是一种精度高、速度快的点云配 准算法。     

基于特征相似性的RGBD点云配准

三维点云数据的配准是计算机视觉领域的重要研究课题,也是三维重建的关键步 骤。针对 RGBD 点云数据的配准问题,提出一种基于特征相似性的初始配准方法。首先需要计 算待配准的 RGBD 点云模型的曲率和颜色特征度(CFD),并对 CFD 进行统计分析,若模型颜色 特征足够丰富优先采用颜色相似性策略,反之尝试曲率相似性策略。通过特征点提取精简点云 模型,利用确定的对应点选择策略选择候选对应点对。在候选对应点对上采用优化样本一致性 算法获得初始配准变换矩阵,实现两片点云的初始配准。针对不同颜色纹理的 RGBD 点云模型, 本文方法可以自适应选择合适的特征点选择策略,实现点云间良好的初始配准。实验结果表明, 对于几何特征不明显的 RGBD 模型,本文方法能够自适应选择颜色相似性策略来较好地完成初 始配准。对于不同类型的模型配准结果较好,算法效率更高。     

基于复球面映射的产品形状相似性度量算法

在产品外观设计专利侵权纠纷的判定中,缺乏科学、客观、定量的评判依据。为此,提出一种改进的基于复球面映射的产品形状相似性度量算法。以STL模型表征产品三维模型的几何形状特征,将模型表面面片映射到经过经纬划分的最小外接球上,得到包含面片法向、面积和空间位置信息的特征描述子,利用统计特征方法计算模型之间的相似度。实验结果表明,该算法具有较好的稳定性和可靠性。     

模糊互信息配准准则的理论和实验分析

从图像配准的模糊性出发,在图像配准中考虑图像的灰度相关性,结合了图像的空间信息。在配准准则中引入图像配准的灰度相关系数,提出了基于模糊互信息的配准准则。实验表明,模糊互信息函数比互信息函数具有更少的局部极值点和更好的优化特性。     

向量相似度可复原三维点云压缩算法

针对三维点云数据压缩中细节特征不易保留,模型平缓部位存在过度压缩以及压缩后的点云模型不易复原等问题,提出一种基于向量相似度的三维点云压缩算法和复原算法CVS。向量相似性度量采用提出的L3A进行度量。CVS把每个三维坐标点看作是连接其坐标和原点的三维向量,按照三维坐标点的读入顺序选取参考向量,生成覆盖整个点云区域的采样区域,进行分区压缩。在采样区域中使用最小二乘曲面拟合算法对包含其中的点云进行曲面拟合,设置曲率阈值剔除坐标点,并存储曲面方程参数用于复原。通过控制L3A向量相似度中的长度和角度的变化阈值,使得密集点云区域的压缩率高于非密集区域的压缩率,通过控制曲率阈值,使得低曲率区域的压缩率高于高曲率区域的压缩率,最大程度保留模型细节特征。CVS使用压缩阶段产生的复原信息生成点云来恢复模型的细节特征,使得模型特征更加明显。     

基于SURF和形状上下文的人脸匹配算法

针对人脸匹配在光照、姿态、表情等背景因素影响下匹配正确率低的问题,本文提出一种基于SURF(Speeded up Robust Features)和形状上下文(Shape Context, SC)的人脸图像匹配算法。在对图像进行人脸区域检测和重构积分图预处理的基础上,本文利用两次SURF算法提取人脸特征点并匹配,第一次用SURF进行粗匹配得到初始匹配集,并据此计算待匹配人脸图像间的尺度差和角度差,以此作为约束条件第二次进行SURF精匹配,以获得更多的匹配点对,最后采用不依赖位置信息的形状上下文算法剔除误匹配点对。在IMM和Georgia人脸数据库上与目前流行的人脸匹配方法进行实验对比,实验结果显示本文算法有效增加了匹配点对数目,并提高了人脸图像匹配正确率,具有更好的稳定性和鲁棒性。