基于图像自相关矩阵的改进SIFT算法研究

针对尺度不变特征变换(SIFT)匹配算法存在计算量大、复杂性等问题,本文提出了一种基于图像自相关矩阵的迹的改进SIFT匹配算法。首先,将特征点的邻域划分为两个同心圆,再以特征点的主方向为基准方向,每次逆时针旋转度,将特征点邻域图像划分了多个区域;其次,为每个区域图像计算自相关矩阵的迹,按逆时针方向组合形成SIFT特征描述符;最后,对生成的特征描述符进行归一化处理,得到较低维数的特征描述符,新的特征描述符提高了图像匹配的效率。实验结果表明,与传统算法相比,改进的算法在保持较高匹配精度的情况下显著提高了匹配的速度。     

一种新的快速局部不变特征算法

针对传统局部不变特征算子主方向提取不准确和匹配阶段过于耗时的问题,提出一种基于RI-LBP 算子和混合spill 树的快速局部不变特征算法。首先提出一种FAST-Difference 算法,提取出模板图像和待匹配图像的稳定特征点,然后使用旋转不变的RI-LBP 描述符计算特征向量,最后对特征向量集使用混合spill 树进行匹配并使用RANSAC 算法剔除误匹配点。RI-LBP 算子自身的旋转不变性能够在一定程度上克服特征点主方向确定不准确的缺点,使特征描述符的提取更加稳定,并生成更简单的53 维局部不变特征描述符。混合spill 树相对于kd-tree 省略了回溯过程,对于高维数据拥有更好的匹配效率。实验证明:该算法与SURF 算法描述能力相近,旋转和光照条件下比SURF 性能更优,并且匹配速度更快。     

改进的旋转不变区域纹理谱描述符

针对区域纹理谱描述符不具备旋转不变性的问题,引入了旋转不变算符,对局域纹理谱描述符进行了改进.采用区域纹理谱直方图捕述图像统计纹理特征,采用局部旋转不变量描述不同区域变化特征,然后融合两种特征作为索引并进行图像检索.采用3种不同类型的图像库对本文方法的检索效果进行了详细比较.实验结果表明,本文提出的旋转不变纹理谱描述符...     

基于局部保持匹配的改进图像匹配算法

针对传统图像匹配算法存在误匹配率高、匹配耗时长等问题,提出一种基于局部保持匹配(LPM)的改进图像匹配算法.该算法首先对图像进行双边滤波,减少噪声干扰,之后在尺度不变特征变换(SIFT)算法下提取鲁棒特征点,并利用欧氏距离进行粗匹配得到初始匹配集;然后利用LPM算法对初始匹配集中具有相似局部邻域结构的特征点进行保留,剔...     

基于局部Tchebichef矩的鲁棒图像水印算法

针对目前基于图像不变特征水印算法不能同时有效抵抗常规图像处理和几何攻击这一问题,提出了一种基于局部Tchebichef矩(LTMs)的图像水印新算法。首先,利用Harris-Laplace检测算子提取载体图像多尺度空间中的特征点,并通过特征选择策略获得稳定且分离的局部圆形特征区域;然后,结合主方向对齐,得到具有旋转、缩放和平移(RST)不变性的局部圆形特征区域;最后,计算局部特征区域的Tchebichef矩,采用量化调制Tchebichef低阶矩幅值将水印嵌入到局部特征区域中。实验结果表明,本文算法在获得很好的不可见性的同时,对常规图像处理、几何攻击及组合攻击具有较好的鲁棒性。     

融合多重信息的图像局部不变特征描述

以SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法为基础,提出了一种将局部二进制模式(Local Binary Patterns,LBP)描述子和全局上下文(Global Context)信息相融合的图像局部不变特征描述算法,增强了SIFT算法的仿射不变性,以及对处于图像相似区域的特征辨别能力。在特征检测阶段,通过迭代变换,使得SIFT特征点收敛到仿射不变点;在特征描述阶段,为每个特征点计算主方向,分别计算特征点的LBP描述子和全局上下文信息。实验结果表明,提出的局部不变特征描述子对图像仿射、尺度和旋转、光照等变换均具有良好的不变性。     

一种新的局部仿射不变特征描述符

提出了一种新的局部仿射不变特征描述符:首先,基于多尺度自卷积(MSA,multiscale autoconvolution)变换构造了一组新的特征量———多尺度自卷积熵(MSAE,multiscale autoconvolution entropy),证明了该熵具有仿射不变性;再利用广义典型相关分析(GCCA,generalized canonical correlation analysis)将MSA和MSAE两种特征进行融合,生成具有更多图像信息的独特性更高的组合特征,将其作为新的局部仿射不变特征描述符;最后利用该融合描述符对图像中的最稳定极值区域(MSER,maximallystable extremal region)进行描述,并对MSER进行了2组分类识别实验,证明了新描述符具有更高识别率。     

一种旋转不变特征描述符

提出一种基于图像梯度旋转直方图(RHG,rotation histogram of gradients)的快速计算旋转不变特征描述符算法。RHG描述符使用直方图旋转的方法获得旋转不变性,采用直方图加权合并的方法降低边界效应引起的描述符统计矢量的突变。RHG描述符将特征点主方向的计算与描述符的计算合并,提高了计算效率。RHG描述符在图像存在尺度改变、3维视角变化引起的变形、旋转变化、照度改变和噪声等因素的影响下,具有较强的鲁棒性。RHG描述符的性能与尺度不变特征变换(SIFT,scale invariant feature transform)描述符相近,但计算速度提高2倍以上。     

基于SIFT算法在遥感图像匹配中的应用研究

针对遥感图像在光照和几何差异等复杂因素上引起的匹配误差,深入研究了SIFT特征描述符的改进方法.利用特征点圆形区域来构造特征描述符,采用自适应量化策略用来局部区域的划分和梯度直方图的计算,并对每个描述子采用一种插值法重新确立主方向,改进SWT算法的描述符.降低特征点维数的同时,又保证特征点描述符的独特性和鲁棒性.研究结果表明,改进的SIFT描述符在遥感图像几种复杂环境下都取得了预期的结果,证实了改进算法的可行性.     

基于点不变特征的亚像素级图像配准技术

图像匹配是图像处理和计算机视觉领域的一个基础问题,它源自多个方面的实际问题.点特征匹配的首要任务就是提取稳定的特征,并进行描述.该特征能对旋转、尺度缩放、仿射变换、视角变化、光照变化等图像变化因素保持一定的不变性,而对物体运动、遮挡、噪声等因素也保持较好的可匹配性.提出一种基于点的尺度、旋转不变特征变换（SIFT）算法的亚像素级图像配准算法,首先在尺度空间进行特征检测,并确定关键点的位置和关键点所处的尺度,然后使用关键点邻域梯度的主方向作为该点的方向特征,以实现算子对尺度和方向的无关性.该方法具有旋转、尺度缩放、亮度变化不变性,对视角变化、仿射变换、噪声也保持一定程度的稳定.独特性好,信息量丰富,适用于在海量特征数据库中进行快速、准确的匹配.高速性,该匹配算法可以达到实时的要求.     

多方向多尺度Gabor特征表示及其匹配算法

Gabor滤波是众所周知的一类特征提取方法,在机器视觉等领域得到了广泛研究和应用.本文提出了一种多方向多尺度Gabor特征表示、提取以及其匹配算法.多方向多尺度Gabor特征通过使用一组不同尺度和不同方向的Gabor滤波器对图像进行滤波,而后将滤波结果在各个滤波方向按尺度大小排序后连接而成.本文进一步提出了循环向量的概念,并将两个多方向多尺度Gabor特征相似度重新定义为一个多方向多尺度Gabor特征和对应的多个循环向量之间最大值.实验结果表明,本文提出的多方向多尺度Gabor特征不仅具有平移不变性、旋转不变性、尺度不变性,也展现出优秀的局部特征表示能力以及显著的鉴别力.     

基于局部二进制模式和图变换的快速匹配算法

针对图像匹配在图像拼接、目标识别等领域的应用中尺度不变特征变换（Scale Invariant Feature Transform,SIFT）算法计算复杂度高、实时性较差的问题,提出了一种基于局部二进制模式（Local Binary Patterns,LBP）和图变换（Graph Transformation Matching,GTM）的匹配算法.首先采用SIFT特征检测提取特征点并以特征点为中心取13×13的图像块作为特征区域;然后用本文提出的局部旋转不变二进制模式（Local Rotation Invariant Binary Patterns,LRIBP）描述子对特征区域进行描述产生29维的特征描述向量,降低了描述子的复杂度,并以欧氏距离为度量准则进行初始匹配;最后采用图变换匹配算法剔除误匹配点,从而提高算法的运算速率和匹配精度.仿真结果表明,本文所提算法不仅具有较高的精度和较强的鲁棒性,并且减少了算法的运算量,提高了算法的实时性.     

一种用于图像拼接的改进ORB算法

针对Oriented FAST and Rotated BRIEF(ORB)算法缺少尺度不变特性,误匹配率高,易造成图像拼接质量差等问题,本文提出一种用于图像拼接的改进ORB算法。首先使用一种基于尺度不变的特征检测算法对图像进行特征点检测,然后用ORB描述算法对特征点进行特征描述,用ORB匹配算法进行粗匹配,再用双向匹配和Random Sampling Coherence(RANSAC)算法对匹配点进行精匹配和提纯,进一步提高其正确率,最后使用渐入渐出加权融合完成图像拼接。实验结果表明,本文方法在图像的缩放和旋转、模糊、光照强度、拍摄视角等情况下都具有优秀的鲁棒性和稳定性,是一种实时性强、准确度高、拼接质量优秀的图像拼接方法。     

基于粗糙集近似约简和SIFT特征的图像匹配算法

SIFT(Scale Invariant Feature Transform)描述符由于具有尺度、旋转和光照不变等特性在图像匹配领域获得了广泛的应用。但是,SIFT特征点采用128维特征向量表示,当图像特征点较多时,匹配算法所需的存储空间大、匹配时间长,且匹配精度不理想。针对以上问题,本文给出了一种基于Rough-SIFT描述符的图像匹配算法。首先,利用排序法求出图像的稳健特征点,然后为提高后续匹配处理运算效率,将粗糙集约简理论引入到基于SIFT特征的匹配算法中,通过构建一种新的近似约简算法来对稳健特征点的128维特征向量进行降维处理,最后利用约简后的特征点对图像进行匹配。仿真实验表明, 本文方法使得约简后的SIFT特征点更加精确、稳定、可靠,有效减小了匹配算法的存储空间,提高了匹配算法的效率和准确率。      

基于SIFT的多焦距图像特征点提取算法

将尺度不变特征变换（SIFT）算法应用到图像的特征点提取与匹配中,SIFT算法可在尺度空间寻找极值点,提取对图像焦距变化具有稳定性的特征点及其特征描述符。在采用SIFT算法提取图像的特征点及其特征描述符后,提出了一种特征点精匹配算法进行特征点的匹配,并通过仿真证明该算法具有很好的效果。     

基于方差约束与几何不变特性的图像匹配算法

为解决较多图像匹配算法主要通过测量关键点之间的距离来实现特征匹配,忽略了图像的结构信息,使其存在较多的误匹配的问题,本文设计了方差约束耦合几何不变特性的图像匹配算法。借助于Forstner算子计算像素点的兴趣值,以检测图像的特征;计算图像的梯度信息,获取图像的方向值,并切割图像特征的圆形邻域,从而获取扇形子域;以图像的方向值为基础,通过计算扇形子域中的灰度不变矩,输出对应的特征向量;引入区域方差函数,获取图像的结构信息,将其加入至图像特征的匹配过程,以约束欧式距离的测量结果,实现图像特征匹配;最后利用匹配点间的几何不变特性,对匹配特征去伪求真,优化匹配结果。测试数据表明：相对于已有的匹配技术,在对无变换图像、缩放图像以及旋转图像匹配时,所提算法拥有更高的匹配准确度,分别达到了96.56%、95.38%和93.52%。     

基于透视不变二值特征描述子的图像匹配算法

针对基于局部特征的图像匹配算法普遍存在对透视变换顽健性差的缺点,提出了一种新的二值特征描述子PIBC（perspective invariant binary code）,提高了图像匹配算法的透视变换顽健性。首先,在提取金字塔图像FAST特征点的基础上,利用Harris角点响应值去除非极大值点和边缘响应点;其次,通过模拟相机不同视角成像之间的透视变换,对单个FAST特征点生成不同视角变换下图像的二值描述子,使描述子具备描述不同视角图像中同一特征点的能力。实验结果表明,算法在提高描述子透视不变性的同时时间复杂度与SURF算法近似。     

利用薄板样条函数实现非刚性图像匹配算法

提出了一种利用薄板样条函数实现非刚性图像匹配的新方法 .该方法是将图像表示成由特征点构成的特征点集 ,利用薄板样条 (TPS)能够将形变清楚地分解为仿射分量和非仿射分量的独特性质 ,应用TPS函数来表征特征点集之间的非刚性映射 ,并将TPS映射参数的求解嵌入到确定性退火技术的框架中 .首先提出基于TPS弯曲能的非刚性匹配的能量函数 ,然后采用确定性退火技术 ,迭代求解点集之间的匹配矩阵和映射参数 .与其它的非刚性匹配算法相比 ,该算法不仅保证了图像特征点之间的一一对应的双向约束 ,同时避免了陷入局部极小 ,而且具有较强的鲁棒性 .实验结果证实了所提算法的有效性和鲁棒性 .