基于改进ORB和对称匹配的图像特征点匹配

由于ORB算法所提取的特征点不具有尺度不变性,直接匹配会导致较多的错误发生,本文结合SURF和双向匹配算法的思想,提出了改进的ORB算法:SSORB.首先使用不同尺寸盒状滤波模板与积分图像生成多尺度空间,并从中检测出稳定的极值点,使得所提取出来的特征点具备尺度不变的特性;然后使用ORB描述子对特征点进行描述,得到旋转不变的二进制描述子;由于误匹配的存在,在Hamming距离的基础上进一步使用双向匹配来消除误匹配,提高匹配精度.实验结果表明,SSORB有效地解决了ORB不具备尺度不变性的缺陷,在保留ORB算法快速优越性的同时提高了匹配准确度.     

肌骨超声图像特征检测及拼接

目的 肌骨超声宽景图像易出现解剖结构错位、断裂等现象,其成像算法中的特征检测影响宽景图像的质量,也是超声图像配准、分析等算法的关键步骤,但目前仍未有相关研究明确指出适合提取肌骨超声图像特征点的算法。本文利用结合SIFT （scale invariant feature transform）描述子的FAST（features from accelerated segment test）算法以及SIFT、SURF（speeded-up robust features）、ORB（oriented FAST and rotated binary robust independent elementary features（BRIEF））算法对肌骨超声图像序列进行图像拼接,并对各算法的性能进行比较评估,为肌骨超声图像配准、宽景成像提供可参考的特征检测解决方案。方法 采集5组正常股四头肌的超声图像序列,每组再采样10幅图像。利用经典的图像拼接算法进行肌骨图像的特征检测以及图像拼接。分别利用上述4种算法提取肌骨超声图像的特征点;对特征点进行特征匹配,估算出图像间的形变矩阵;对所有待拼接的图像进行坐标变换以及融合处理,得到拼接全景图,并在特征检测性能、特征匹配性能、图像配准性能以及拼接效果等方面对4种算法进行评估比较。结果 实验结果表明,与SIFT、SURF、ORB算法相比,FAST-SIFT算法所提取的特征点分布更均匀,可以检测到大部分肌纤维的端点,且特征点检测时间最短,约4 ms,其平均匹配对数最多,是其他特征检测算法的25倍,其互信息和归一化互相关系数均值分别为1.016和0.748,均高于其他3种特征检测算法,表明其图像配准精度更高。且FAST-SIFT算法的图像拼接效果更好,没有明显的解剖结构错位、断裂、拼接不连贯等现象。结论 与SIFT、SURF、ORB算法相比,FAST-SIFT算法是更适合提取肌骨超声图像特征点的特征检测算法,在图像配准精度等方面都具有一定的优势。     

基于梯度角度的直方图局部特征描述子的图像匹配算法

针对传统的局部特征描述子在图像匹配效果和效率上很难兼顾的问题,提出了一种基于梯度角度的直方图(HGA)的图像匹配算法。该算法先通过加速片段测试特征(FAST)获取的图像关键点,然后采用块梯度计算和飞镖靶型结构对局部区域的结构特征进行描述。HGA有效地实现了在旋转、模糊、亮度等多种变换下的良好匹配性能,并在一定程度上具备抗仿射变换的能力。在各种复杂场景下,与高速鲁棒描述子(SURF)、尺度不变特征转换(SIFT)和FAST定向的抗旋转二进制鲁棒独立基元特征(BRIEF)描述子(ORB)进行的实验对比表明基于梯度角度的直方图局部特征描述子达到了匹配效果和效率的均衡,算法时间约为SIFT的1/3,点对匹配准确率均在94.5%以上。     

基于ORB-LATCH的特征检测与描述算法

针对基于学习安排的三元组（LATCH）二进制描述子不具备尺度不变性且其旋转不变性,需要特征检测子辅助的问题,提出了一种基于快速定向旋转二进制稳健基元独立特征（ORB）和LATCH相结合的特征检测与描述算法。首先,在图像金字塔尺度空间上进行加速段测试特征（FAST）检测;然后,采用ORB灰度质心方法来进行方向补偿;最后,对特征进行LATCH描述。实验结果表明,所提算法具备运算量小、实时性高以及旋转和尺度不变性的特点,在相同的准确率下,其召回率优于ORB和哈里斯-LATCH （HARRIS-LATCH）算法,其匹配内点率比ORB算法提高了4.2个百分点。该算法在保持实时性的同时进一步缩小了与基于直方图的尺度不变特征变换（SIFT）和加速健壮特征（SURF）算法之间的精度差距,可对图像序列进行快速且精确的实时处理。     

结合快速鲁棒性特征改进ORB的特征点匹配算法

针对定向二进制简单描述符（ORB）算法不具备尺度不变性的问题,提出一种结合快速鲁棒性特征（SURF）算法和ORB的改进算法。首先,利用Hessian矩阵检测特征点的方法,使得提取出的特征点具有尺度不变性;然后,用ORB生成特征描述子;接着采用K-近邻算法进行粗匹配;最后,通过比率测试、对称测试、最小平方中值（LMedS）定理进行提纯。尺度变化时,该算法比ORB的匹配精度提高了74.3个百分点,比SURF的匹配精度提高了4.8个百分点;旋转变化时,该算法比ORB的匹配精度提高了6.6个百分点;匹配时间高于SURF低于ORB。实验结果表明,改进算法不仅保持了ORB的旋转不变性,而且具备了尺度不变性,在不失速度的前提下,匹配精度得到较大提高。     

基于改进ORB特征点的LK光流算法

针对传统ORB特征点匹配准确率低和在光流算法中跟踪特性差的问题,提出了一种基于改进ORB特征点的LK光流算法。首先结合FAST特征点和rBRIEF特征描述符计算出ORB特征点;然后结合SURF算法在特征提取步骤中构建的Hessian矩阵对ORB特征点进行再提取;最后对改进ORB特征点进行特征匹配测试和LK光流跟踪测试。实验结果表明,相较于传统ORB特征点,改进ORB特征点的特征匹配准确率平均提升20.96%,LK光流跟踪成功率平均提升19.73%。本文提出的改进ORB特征点不仅拥有更好的特征匹配效果,同时具有更好的跟踪特性。     

基于颜色不变量和SURF的彩色图像拼接

提出了一种基于颜色不变量和SURF算法相结合的彩色图像拼接方法。该方法利用图像彩色信息计算得到的颜色不变量信息代替灰度信息作为输入,提取图像SURF特征点并进行特征点匹配,根据相似性变换原理对误匹配点进行过滤,提高变换矩阵计算的准确率,采用亮度渐变原则对重叠区域进行像素平滑过渡,实现图像无缝拼接。实验结果表明,该方法在保持算法的快速性和准确性的同时,获得的配准点多而且准确,采用亮度渐变原则拼接增强了对光照变化的鲁棒性,且有效地消除了拼接痕迹,在图像拼接和地质分析领域有一定的实用价值。     

一种结合SIFT和对应尺度LTP综合特征的图像匹配算法

由于SIFT特征是一种性能良好的局部特征,常被广泛应用于图像匹配,但SIFT特征点有128维描述符,所以具有匹配复杂度高和计算量大等缺点。为了提高图像匹配效率,研究了一种新的图像匹配方法。该方法通过构建尺度空间、检测极值点、确定关键点等步骤生成SIFT关键特征点;然后利用特征点周围邻域点的旋转不变LTP特征和相对灰度直方图来描述,替代传统SIFT特征点的128维描述,图像匹配过程中使用街区距离代替欧氏距离;最后利用光照变化、模糊变化、尺度和旋转综合变化三组图像进行算法仿真匹配实验。实验结果表明,本算法在图像尺度、旋转、光照变化条件下具有更高的匹配精确度,并且有效地提高了图像的匹配速度。     

Geometric transformations parameters estimation from copy-move forgery using image blobs and keypoints

A copy-move forgery is a passive tampering wherein one or more regions have been copied and pasted within the same image. Often, geometric transformations, including scale, rotation, and rotation+scale are applied to the forged areas to conceal the counterfeits to the copy-move forgery detection methods. Recently, copy-move forgery detection using image blobs have been used to tackle the limitation of the existing detection methods. However, the main limitation of blobs-based copy-move forgery detection methods is the inability to perform the geometric transformation estimation. To tackle the above-mentioned limitation, this article presents a technique that detects copy-move forgery and estimates the geometric transformation parameters between the authentic region and its duplicate using image blobs and scale-rotation invariant keypoints. The proposed algorithm involves the following steps: image blobs are found in the image being analyzed; scale-rotation invariant features are extracted; the keypoints that are located within the same blob are identified; feature matching is performed between keypoints that are located within different blobs to find similar features; finally, the blobs with matched keypoints are post-processed and a 2D affine transformations is computed to estimate the geometric transformation parameters. Our technique is flexible and can easily take in various scale-rotation invariant keypoints including AKAZE, ORB, BRISK, SURF, and SIFT to enhance the effectiveness. The proposed algorithm is implemented and evaluated on images forged with copy-move regions combined with geometric transformation from standard datasets. The experimental results indicate that the new algorithm is effective for geometric transformation parameters estimation.

     

序列图像特征提取与匹配算法的改进

在计算机视觉领域中特征点匹配是一个重要课题。针对ORB（ORiented Brief,方向描述符）算法缺少尺度不变性的特点,将SURF（Speeded-Up?Robust?Features,快速鲁棒特征）算法与ORB相结合,提出了基于算法组合的改进算法SUORB（Speeded-Up?ORiented Brief,快速方向描述符）。组合算法的基本思路是利用SURF算法建立多尺度空间,然后通过ORB算法为检测出的特征点建立描述符,最后根据生成的二进制描述符实现特征点匹配。实验结果表明,SUORB算法基本弥补了ORB算法的不足,若图像尺度发生变化,SUORB匹配算法比ORB匹配算法的准确度明显提高;同时SUORB算法保留了ORB算法的快速性。     

定位图像匹配尺度与区域的摄像机位姿实时跟踪

目的 提出一种定位图像匹配尺度及区域的有效算法,通过实现当前屏幕图像特征点与模板图像中对应尺度下部分区域中的特征点匹配,实现摄像机对模板图像的实时跟踪,解决3维跟踪算法中匹配精度与效率问题。方法 在预处理阶段,算法对模板图像建立多尺度表示,各尺度下的图像进行区域划分,在每个区域内采用ORB（oriented FAST and rotated BRIEF）方法提取特征点并生成描述子,由此构建图像特征点的分级分区管理模式。在实时跟踪阶段,对于当前摄像机获得的图像,首先定位该图像所对应的尺度范围,在相应尺度范围内确定与当前图像重叠度大的图像区域,然后将当前图像与模板图像对应的尺度与区域中的特征点集进行匹配,最后根据匹配点对计算摄像机的位姿。结果 利用公开图像数据库（stanford mobile visual search dataset）中不同分辨率的模板图像及更多图像进行实验,结果表明,本文算法性能稳定,配准误差在1个像素左右;系统运行帧率总体稳定在2030 帧/s。结论 与多种经典算法对比,新方法能够更好地定位图像匹配尺度与区域,采用这种局部特征点匹配的方法在配准精度与计算效率方面比现有方法有明显提升,并且当模板图像分辨率较高时性能更好,特别适合移动增强现实应用。     

基于改进BRISK算法的单目视觉里程计

在传统的BRISK算法中使用自定义的抽样模式来描述检测到的特征点,使用基于汉明距离的方法进行特征点匹配。BRISK的这种特征点描述与匹配的方法使得其匹配准确率不高。因此本文提出将匹配准确率较高的SURF算法与BRISK算法相结合,在BRISK特征点描述与匹配阶段使用SURF描述符和基于欧氏距离的匹配方法。实验结果表明,该算法在时间消耗下降不大的情况下,特征点匹配准确率有很大提高,且该算法具有较好的鲁棒性。     

一种鲁棒的二维图像形状检索方法

以往的基于极坐标变换的轮廓描述方法都是以形状质心作为参考点,使得其对噪声过于敏感,轮廓边界发生轻微的变化就可能导致形状匹配的失败。为此,文中提出一种用于描述和匹配二维图像形状的鲁棒性方法。该方法以广义霍夫变换参数映射的极值点作为待检索图像的参考点,以此来建立对应的极坐标变换轮廓描述曲线,从而通过计算描述曲线间所包围的累积误差面积来实现图像匹配。在3个图像库上的检索实验表明文中方法在具有平移、尺度、旋转不变性的同时还具有较好的鲁棒性,可有效对存在部分遮挡和局部缺损的图像进行检索。     

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。     

基于SURF特征的航空序列图像位置估计算法

视觉传感器在航空无人机导航和定位任务中应用越来越广泛。针对无人机位置参数估计问题,提出了一种基于SURF特征的图像配准算法,该算法能够适应航空序列图像的旋转、尺度变换及噪声干扰,实现无人机位置的精确估计。构建了SURF尺度空间,运用快速Hessian矩阵定位极值点,计算出航空图像的64维SURF特征描述子;基于Hessian矩阵迹完成特征点匹配;使用RANSAC算法剔除出格点,实现位置参数的精确估计。通过航空图像序列实测数据位置估计实验,验证了该算法的有效性。     

基于BRISK特征的动态背景下运动目标检测

针对动态背景下运动目标检测过程中对检测算法实时性和鲁棒性的要求,提出了一种基于二进制鲁棒不变尺度特征(BRISK)的运动目标检测算法.通过改进的BRISK算法检测特征点;为了保证匹配精度和速度,采用K最近邻(KNN)算法进行特征点匹配;运用基于随机抽样一致性(RANSAC)的全局运动参数估计法获取最优全局运动参数;采用帧间差分法进行运动目标检测.实验结果表明:改进的BRISK算法减少了49.8％的特征点数目,KNN算法去除了85.9％的特征点对;在各种场景下能够准确地检测出运动目标,与以往算法相比检测效果较好.     

基于扩展的SURF描述符的彩色图像配准技术*

目前大多数图像配准算法都需要先将彩色图像转换为灰度图像再进行图像配准,色彩信息的丢失可能引起图像的误匹配。本文在SURF算法的基础上,提出了构建颜色描述向量扩展SURF描述符,形成ESURF描述符,再进行图像配准的方法。该算法能够充分利用彩色图像的色彩信息,相比大多数算法基于灰度图像的配准方法有更高的鲁棒性,同时继承了SURF算法良好的性能。描述符性能测试和图像配准测试证明：ESURF算法比灰度图像SURF算法在图像尺度变化、旋转、模糊、视角变化、特别是光照变化方面有更高的鲁棒性。     

基于不变特征的运动视频序列自动配准算法

快速、鲁棒的图像配准是运动视频处理的基础,也是制约后继应用稳定性及可靠性的关键。针对运动视频中存在的图像平移、旋转、尺度及光照变化,提出一种基于不变特征的快速图像配准算法,包括特征点检测、描述和匹配。首先通过多层箱式滤波器构建图像多尺度空间,并同时考虑质量与空间分布检测特征点;然后用主成分分析法对SIFT(scale invariant feature transform)特征进行降维,用于特征描述;最后根据描述子主成分的差异设计层叠分类器,加速特征匹配。定量分析实验和对视觉监视系统中球形摄像机和无人机航拍视频的实验结果表明,该算法具有良好的匹配性能,为后继运动载台上的运动目标检测、跟踪、分类等处理提供了坚实基础。