基于AKAZE算法的图像拼接研究

针对基于KAZE特征检测的图像拼接算法实时性问题,提出一种简单有效的AKAZE拼接算法。该算法首先通过AKAZE算法提取图像特征点,接着计算M-LDB描述符从而生成特征向量。随后计算特征向量之间的汉明距离,提取出匹配的特征点对,然后利用RANSC算法估算全局单应性矩阵,根据动态线性变换算法求取重叠区域局部投影关系,结合两者统一投影平面,最后利用加权融合实现两幅图像的拼接。对KAZE、SIFT、SURF、ORB、BRISK进行性能实验比较,所用算法不仅对于高斯模糊、角度旋转、尺度变换和亮度变化等情况下保持良好的性能,而且处理时间大大缩短,实现了有效的图像拼接。     

基于降采样和改进Shi-Tomasi角点检测算法的PCB图像拼接

针对大型多重复单元PCB图像拼接耗时长、拼接错误率高等问题,提出了一种快速鲁棒的图像拼接方法.对采集到的高分辨率PCB图像进行降采样,基于人工选点精准获取含重叠区域的图像单元作为配准区域;引入抑制半径的方法对Shi-Tomasi角点检测算法进行改进,使提取出的区域特征点分布更加均匀;使用暴力匹配方式分别对区域特征点进行粗匹配并通过RANSAC算法剔除误匹配点对后获得配准系数矩阵;结合仿射变换公式推导计算出原图像的配准系数矩阵,根据配准系数矩阵对待拼接的图像进行融合,得到完整的PCB拼接图像.实验结果表明,所提出的PCB图像拼接方法,加快了PCB图像拼接的速度同时也提高了特征点匹配精度,在对图像降采样8倍下,改进的Shi-Tomasi算法较传统的Shi-Tomsi算法和Harris算法在匹配正确率上分别提高了7.8％和4.0％,验证了该方法的可行性.     

基于AKAZE和PROSAC的风机叶片裂纹图像拼接方法

为获得完整且高分辨率的风机叶片裂纹图像,利用图像拼接技术将多张高分辨率图像拼接成一副完整的图像。针对风机叶片裂纹图像特征检测困难、匹配率低和拼接质量差的问题,提出一种基于AKAZE算法和PROSAC算法的图像拼接方法。首先,该方法利用AKAZE算法检测图像特征点,并生成二进制的特征点描述符;然后,将汉明距离作为相似度测量对特征点进行暴力匹配,在此基础上采用PROSAC算法优化特征匹配结果,并计算图像变换矩阵;最后,使用渐入渐出融合算法消除拼接痕迹,获得完整的叶片裂纹图像。试验结果表明,本文方法能够检测出数量丰富的特征点,匹配正确率在95%以上,拼接精度约为0.7个像素,并且拼接速度较SIFT方法提升了17%。AKAZE+PROSAC方法可以更好地满足高分辨率风机叶片裂纹图像拼接的需求。     

一种改进的快速全景图像拼接算法

全景图拼接是将具有共同部分的多幅图像进行组合,实现一幅全景图的过程.针对基于传统SIFT(scale-invariant feature transform)算法全景拼接中的特征点匹配计算消耗时间过长和存在冗余错误的不足提出了改进.其中,传统算法的特征点匹配计算是基于KD-tree算法的树结构,由近及远地逐个查找并计算特征点的匹配度;改进后的最近邻搜索算法(best-bin-first,BBF)是先根据每个特征点的多维度分量特性对其进行优先级排序,查询时总是从优先级高的开始,来提高匹配计算效率.冗余错误问题则是通过随机采样一致算法(RANSAC)的优化迭代计算错误概率,代替传统方法的阈值筛选法来减低错误匹配点的出现次数.实验中分别对简单纹理图像和复杂纹理图像进行了拼接实验并与原算法比较,证明本算法的拼接精度和时效性的提升.     

粒计算在图像拼接中的应用研究

应用粒计算理论提出了一种新的基于特征的图像拼接算法.图像拼接技术的关键在于图像配准问题,采用的配准方法是首先建立图像的粒计算模型,对图像进行边缘检测得到边缘图;在边缘图中利用梯度信息提取图像特征点;对两幅图像的特征点进行相关操作找出匹配特征点.实验结果表明文中所提算法的运算效率和拼接结果优于传统算法,且算法稳健,取得了良好的效果.     

基于改进SURF算法的单目视觉里程计

针对传统单目视觉里程计在特征提取过程中误匹配点过多,匹配精度低、运算量大、提出了一种基于改进SURF算法的单目视觉里程计模型,首先使用SURF算法对单目摄像头采集的图像的相邻两帧进行特征点的检测与匹配,然后用RANSAC算法对误匹配点进行剔除,提高匹配的精度,减少运算量,最终求出相邻两帧图像特征点匹配的旋转矩阵R和平移向量T,完成运动估计.实验结果表明,该模型在预估曲线运动和直线运动时的运算速度分别提高了11.2％和10.38％.     

基于小波变换的新型SURF图像拼接方法

针对传统图像拼接算法特征点计算量大、耗时较长等问题,提出了一种基于小波变换的新型加速鲁棒特征算法(SURF)图像拼接方法。首先通过Haar小波函数对图像进行二阶分解以获取图像低频成分,并利用小波梯度矢量对低频图像重合区域进行特征点提取,从而实现低频图像下快速获得特征点的变换参数以指导高频图像下的特征点提取;在此基础上,提出一种SURF图像匹配改进算法,利用特征点约束的单向匹配和方向一致等性质,有效剔除误匹配点对,以提高特征点匹配精度和实时性。最后,通过两组实验验证了所提出方法的有效性和可行性。     

弱纹理飞机蒙皮曲面图像特征匹配及拼接

为了解决弱纹理飞机蒙皮特征点分布不均匀、正确匹配的特征点对较少的问题,提出了一种改进的LoFTR算法对飞机蒙皮图像进行拼接。根据相机位姿利用柱面反投影对蒙皮图像进行曲面校正;通过图像之间的重叠区域确定特征提取区域,从而减少错误匹配点对的生成;使用LoFTR算法进行特征提取,并且使用RANSAC算法对特征点进行筛选;根据图像分块的思想对重叠区域进行网格划分来对特征点进一步筛选,使得特征点分布更加均匀,得到更加准确的变换矩阵进行图像配准。实验在自研无人车采集的飞机蒙皮图像上进行了测试和验证,改进的方法与SIFT、SURF、ORB、BRISK以及AKAZE进行了特征匹配率比较实验,SIFT、SURF、ORB、BRISK和AKAZE匹配率分别为4.84%,0.47%、2.9%、0.86%、5.08%,提出的算法特征匹配率达到55.21%,SSIM平均值提高了44.38%~88.46%。该方法适用于对飞机蒙皮图像的拼接任务,且不存在因弱纹理而导致漏拼的问题。     

SURF和RANSAC在图像拼接中的应用

图像特征检测在计算机视觉带动下得到了快速发展.SURF特征描述能够非常稳定快速地对图像特征进行检测和描述.RANSAC能够在inliers大于50％的条件下很好地估计出模型参数,在特征点匹配上起到了关键作用.本文利用SURF特征描述子对图像特征点进行检测和描述,然后运用交叉匹配的策略有效地消除一些错误匹配点对,然后运用RANSAC算法进行模型估计,最后使用线性加权的方式对图像进行融合.该方法利用了SURF快速检测和稳定性的特点和RANSAC算法时间复杂度小的特点进行特征点快速准确匹配,最终能够实现快速的图像拼接.     

基于点线投影模型与几何误差制约规则的图像匹配算法

当前较多图像匹配算法主要通过求取Haar小波的方法获取特征描述符进而完成图像匹配,忽略了特征点对应邻点的投影特性,当匹配图像之间存在旋转、缩放等变换时,易导致匹配图像中存在较多的错误匹配以及漏匹配等不足。对此,提出了一种基于点线投影模型耦合几何误差制约规则的图像匹配算法。首先,引入FAST算法用于准确、快速的检测图像的特征点。然后,利用像素点对应的梯度值构建点线投影模型,用以获取特征点的主方向。以特征点为原点构建极坐标,将特征点邻域进行区域分割,通过联合分割区域中的分布直方图以求取特征向量,从而形成特征描述符。最后,利用Euclidean模型求取特征点的最近邻与次近邻之比,完成特征点匹配。利用匹配特征点之间的映射关系,构造几何误差模型对特征点集的误差进行度量,根据度量结果构建几何误差制约规则,对匹配特征点进行优化,实现图像匹配。实验结果表明,与当前图像匹配算法相比,算法不仅具有较高的匹配精度,而且还具有较好的鲁棒性能。     

一种自动化三维乳腺超声全景图的自动拼接算法

自动化三维乳腺超声(ABUS)设备因受探头尺寸的限制而导致其成像视野有限。通过将其不同视野的图像数据进行拼接实现了对乳腺组织的全景超声检查。算法首先采用自动定位乳头位置的算法来识别和标记ABUS图像中的乳头位置;其次将乳头位置指定为后续拼接算法的特征匹配点,通过匹配特征点对图片进行融合,从而完成对ABUS乳腺超声全景图的自动拼接。结果表明,本算法可有效地自动拼接ABUS乳腺超声全景图,无需人工干预,医生可通过全景图对乳腺癌筛查病例实现更为准确和客观地诊断,具有非常重要的临床应用价值。     

改进的尺度不变特征转换精确图像匹配在电力设备目标定位中的应用

针对电力设备目标定位问题,研究了基于改进的尺度不变特征转换(scale invariant feature transform,SIFT)精确图像配准的定位方法。首先用改进的SIFT特征描述子提取图像中的特征点,降低了特征向量描述子的维数,大大提高了算法的速度;然后采用欧氏距离对特征点进行初始匹配,由于初始匹配过程中存在误匹配,采用改进的随机取样一致性(random sample consensus,RANSAC)算法对阈值进行自动调整,消除了错误匹配;最后,以电力系统中的刀闸、变压器为例,采用旋转、缩放、光照变化及加噪声图像验证了该算法。实验结果表明:改进后的算法不仅继承了SIFT算法的鲁棒性,而且提高了算法的速度和匹配精度,可以较好地应用于电力设备目标定位中。     

基于图像拼接的直线轴承长度测量方法

针对远心镜头因自身特性无法调节视场大小,难以适应直线轴承测量时一次性获取零件完整图像的问题,利用HALCON图像处理软件通过图像拼接方法进行直线轴承的长度测量。综合考虑特征点提取和边缘轮廓获取效果,采用背光与正向照明相结合的方案,建立了基于组合照明的直线轴承测量系统;在图像拼接中,提出了一种在图像近似重合区域内使用图像金字塔分层搜索的方法进行特征点检测与匹配,以提高图像拼接效率;最后通过Canny算子和最小二乘法拟合进行图像边缘定位,完成长度测量。实验结果表明：组合光源能更好地兼顾图像表面特征点与边缘轮廓提取效果;提出的拼接方法检测时间在0.2S左右,相比于传统方法检测时间减少了88%;基于图像拼接的视觉测量误差小于0.1mm,测量重复性上相比于传统方法更稳定,测量最大标准差为0.005。因此,保证了视觉系统的检测效率、精度以及稳定性,在工业自动化检测方面具有一定的理论依据和实用价值。     

基于特征点检测与光流法的运动目标跟踪算法

为了解决当前运动目标跟踪算法在背景模型复杂和目标特征不明显的情况下,导致算法跟踪能力不足的问题,本文分别从特征点检测与光流法分析的角度出发,提出了基于特征点检测与光流法的运动目标跟踪算法。首先,根据图像梯度矩阵最小特征值,通过仿射变换,精确化特征点帧间匹配,排除伪特征点,达到精准检测运动目标特征点的目的。然后,基于图像像素守恒原理,进行2幅图像间变形评估,建立图像约束方程,进一步精确跟踪运动目标。最后,基于软件开发环境QTCreator实现算法,并系统集成。实验测试结果显示:与当前运动目标跟踪技术相比,本文算法拥有更高的准确性与稳定性。     

一种优化的图像配准算法

为了降低传统尺度不变特征变换(SIFT)算法的特征点检测与匹配的时间复杂度,提出一种优化的图像配准算法,即采用Trajkovic算法检测特征点,并采用SIFT算法的分配描述符方法分配特征点描述符参数,再用稀疏降维原理对特征点描述符参数进行降维处理,最后,采用基于双向匹配的相似性度量算法进行特征点匹配。模拟实验选择检测图像的特征点数、匹配对数、正确匹配对数、匹配正确率、配准时间与配准时间下降率6个指标作为评估标准,结果表明,优化算法在特征点配准正确率方面与传统SIFT算法相当,但在特征点配准速度方面有明显提升。     

基于KAZE的自适应模糊图像配准算法

为了提高图像配准算法对于模糊图像的配准性能,提出一种融合非线性尺度空间和空间余弦相似度的自适应模糊图像配准算法。该算法将非线性尺度空间理论应用于图像的局部特征提取,采用KAZE算法提取图像的特征点,以构成M-SURF特征描述符;利用空间余弦对图像特征点进行匹配,并且根据不同的图像特性进行自适应阈值匹配,以得到便于寻求最优变换关系的合理数量的匹配点对;最后采用RANSAC算法滤除误匹配点对,以提升算法精度。实验结果表明,该算法可以有效地提高模糊图像配准的匹配准确率和精度,准确率和精度比KAZE算法最大可以提高25%和7.909像素,具有更好的配准性能。