基于LBP的尺度不变特征的描述和匹配算法

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法计算复杂度高和匹配速度慢的难题,提出一种新的基于局部二进制模式(LBP)的尺度不变特征变换算法.首先采用高斯差分尺度空间检测局部极大值,利用圆形邻域统计梯度方向直方图来确定特征点的主方向,再通过坐标轴旋转避免图像旋转的计算代价;然后运用改进后的LBP算子求取特征点邻域的纹理信息,得到132比特的特征点描述子,有效地降低了描述子的计算复杂度;最后运用逻辑与运算对描述子进行特征点匹配.图像匹配实验结果表明,该算法具有尺度不变性、旋转不变性、仿射不变性和光照不变性等优良特性,在保证匹配正确率与SIFT和CS-LBP算法基本一致的情况下,运算速度优于以上2种算法,其中光照不变性明显优于SIFT算法.     

基于Float-LBP算法的纹理图像检索

局部二值模式(LBP）仅依赖中心点和其邻域点在灰度上的差异,忽略了邻域点之间的浮动关系,导致表征能力较差,因此提出了一种改进的LBP算法。在对图像LBP二值化前,首先将邻域点按顺时针方向和其相邻的点进行比较得到一串类似于LBP算子的二进制序列;然后对这一序列进行十进制编码,并将这一部分的特征记作Float-LBP(F-LBP);最后再和原始的LBP算子提取的特征结合作为整幅图像的纹理特征。实验表明,通过F-LBP和LBP算子的结合,在保留局部微观纹理的前提下增加了更多的图像纹理分布信息,提高了算法的检索精度。     

条件数和Zernike矩在图像配准中的应用

提出了一种基于条件数和泽尼克矩的图像配准算法。首先用Harris角点检测器提取特征点并通过条件数去掉一些伪特征点;用改进的Zernike矩作为特征点的描述子,通过比较各个特征点圆形邻域泽尼克矩的欧式距离得到初始匹配点对;用RANSAC估计待配准图像和基准图像之间的变换参数,实验表明,该算法在图像存在比例缩放、旋转等情况下有很好的配准效果。     

景象匹配算法及其适应性分析

提出一种基于区域特征的景象匹配算法。其基本方法是先提取基准图和实时图的稳定极值区域,并计算出区域的平均灰度、方差、仿射不变矩以及纹理信息熵,构造相似性度量函数,然后计算匹配区域对的Hausdorff距离决定是否是对应区域。大量的模拟实验表明,该算法的匹配时间能达到0.138 s,正确匹配率达到92.67%,不仅能满足景象匹配的要求,且大大提高了匹配的时间与正确率。对其适应性进行了详细的分析,结果表明该算法对旋转、尺度、噪声、灰度变化的适应性较好。     

基于LBPV的旋转不变纹理分类算法

目前纹理分类算法普遍存在分类率低、耗时长的问题,改进局部二元模式(LBP)直方图算法,引入LBPV算子,结合新的全局匹配穷尽搜索方案,可弥补LBP只提取局部旋转不变纹理特征的不足,采用基于LBP特征估测主方向和特征降维的方法,则可以大大降低计算复杂度。仿真结果表明,相对于传统的LBP特征提取算法,改进的算法具有更高的纹理识别效率。     

基于改进ORB和网格运动统计的图像匹配算法

针对当前图像匹配方法中存在特征点匹配耗时长、匹配率不足等问题,提出一种基于改进ORB和网格运动统计的图像匹配检测方法。使用SURF算法提取图像特征点,构建4层图像金字塔为特征点赋予尺度不变性特征,并使用灰度质心法添加方向信息。由于运动的平滑性导致了正确匹配的特征点邻域有较多匹配的点,完成粗匹配后,使用基于网格运动统计的特征配准算法完成特征点误匹配的筛选与剔除。实验结果表明:所研究算法在图像发生旋转、尺度变化、模糊和亮度变化时配准精度均大于94%,具有较好的匹配识别率和鲁棒性。     

增强成对旋转不变的共生扩展局部二值模式

目的 针对成对旋转不变的共生局部二值模式（PRICoLBP）算法对图像光照、旋转变化鲁棒性较差,且存在特征维度过大的问题,提出了一种可融合多种局部纹理结构信息的有效特征——增强成对旋转不变的共生扩展局部二值模式。方法 首先,对图像各像素点的邻域像素点灰度值进行二值量化得到二值编码序列,并不断旋转二值序列得到以不同邻域点作为编码起始点对应的LBP值;然后,分别利用极大、极小LBP值对应的邻域起始编码点和中心像素点确定两个方向矢量,并沿这两个方向矢量在两个不同尺度图像上选取上下文共生点;其次,利用扩展局部二值模式（ELBP）算法的旋转不变均匀描述子来提取上下文共生点对的中心像素灰度级、邻域像素灰度级及径向灰度差异特征间的相关性信息;最后,用上下文共生点对的特征直方图训练卡方核支持向量机,检测纹理图像类别。结果 通过对Brodatz、Outex （TC10、TC12）、Outex （TC14）、CUReT、KTH-TIPS和UIUC纹理库的分类实验,改进算法的识别率比原始的PRICoLBP算法识别率分别提高了0.32%、0.57%、5.62%、3.34%、2.1%、4.75%。结论 利用像素点LBP特征极值对应的起始编码序列来选取上下共生点对,并用ELBP算法提取共生点对局部纹理信息,故本文方法能更好描述共生点对间的高阶曲率信息及更多局部纹理信息。在具光照、旋转变化的Outex、CUReT、KTH-TIPS纹理库图像分类实验中,所提方法比原始PRICoLBP算法取得了更高的识别率。实验结果表明,改进算法相比于原始算法能在较低的特征维度下对图像光照、旋转变化具有较好的鲁棒性。     

多级小波分解与LBP融合的纹理提取算法

为提高不同光照、不同角度条件下的纹理识别精度,提出了一种利用多级小波分解和多尺度旋转不变LBP融合的纹理提取算法。算法在传统的LBP特征提取基础上,采用多尺度的旋转不变LBP算子分别对多级小波逼近图像提取直方图序列特征向量,与各级小波能量进行加权融合,获取更多的纹理信息,对光照和角度的变化有更高的鲁棒性。仿真结果表明,相对传统的LBP特征提取算法,改进的算法具有更高的纹理识别率。     

基于多特征融合的织物瑕疵检测研究

织物瑕疵纹理特征复杂,单一特征不能很好地反映纹理信息。为此,本文提出一种基于局部二进制模式(Local Binary Pattern,LBP)算子和灰度共生矩阵(Gray Level Co-occurrence Matrix,GLCM)的多特征融合算法。首先,对LBP算子进行了改进,提出一种基于邻域像素中值的中心对称LBP算子;然后,将其提取出的纹理特征和灰度共生矩阵提取的纹理特征进行融合;最后,通过极速学习机和支持向量机做分类实验,验证融合特征描述织物瑕疵纹理特征的能力。实验表明,本文方法提高了织物物疵点检测率,并且具有很好的抗干扰能力。     

融合深度信息的BRISK改进算法

为了有效地利用RGB-D图像的深度信息,提高BRISK算法的尺度不变性和旋转不变性,提出一种融合深度信息的BRISK改进算法。首先,采用FAST算法提取特征点,并计算每个特征点的Harris角点响应值;然后,将整个图像划分为大小相同的网格,每个网格保留Harris角点响应值最大的特征点;其次,根据图像的深度信息直接计算特征点的尺度因子;最后,计算以特征点为中心的圆的灰度矩心,通过灰度矩心和特征点的位置偏差确定特征点主方向。从尺度不变性和旋转不变性两方面对几种算法进行了对比实验分析。实验结果表明,相比BRISK算法,改进后的算法在图像尺度变化时正确匹配特征点数提高了90%以上,在图像旋转时正确匹配特征点数提高了至少70%。     

特征融合的尺度估计颜色名跟踪算法

针对颜色名跟踪器在跟踪过程中运动目标在遮挡、尺寸变化等干扰下不能有效跟踪的问题,提出一个在颜色名(color name,CN)跟踪器框架下融入LBP纹理特征的快速尺度估计算法。运用自适应融合CN颜色特征和LBP纹理特征,利用特征融合后的最高输出响应作为预测目标位置信息;利用尺度滤波器对预测到的目标信息做出尺度估计;结合响应图的峰值旁瓣比,对目标模型做出更新调整。将改进算法在OTB-2013视频集中和近年来流行的跟踪算法做对比实验,实验结果表明,改进算法在尺度适应性和遮挡方面优于大部分算法。     

基于网格运动统计的改进快速鲁棒特征图像匹配算法

针对快速鲁棒特征算法(SURF)局部不变特征描述符存在运算时间较长、匹配准确率较低的问题,文中提出基于网格运动统计的改进快速鲁棒特征图像匹配算法.首先运用Hessian矩阵行列式确定图像中的特征点,采用梯度方向改进SURF中的主方向提取方法,提高特征点主方向的准确性,并使用二进制特征描述子进行特征点描述.再对获取的特征点进行汉明距离粗匹配.最后,采用网格运动统计剔除误匹配点.在Oxford VGG标准数据集上的实验表明,文中算法在图像发生尺度、光照、旋转等变化时匹配准确率与效率较高.     

以双目图像互为监督的相容解迭代优选算法

在计算机视觉领域的双目立体匹配方向, 基于神经网络的深度学习算法需要场景数据集进行训练, 泛化能力差. 针对这两个问题, 根据神经网络能够模拟函数的特点, 提出一种无需在数据集上训练, 以双目图像互为监督的深度场景相容解迭代优选算法. 该算法使用场景位置猜测网络模拟关于当前双目图像的深度场景相容位置空间, 用与该网络匹配的互监督损失函数通过梯度下降法指导该网络在输入双目图像上迭代学习, 搜索深度场景相容位置空间中的可行解, 整个算法过程无需在数据集上训练. 与CREStereo、PCW-Net、CFNet等算法在Middlebury标准数据集图像上的对比实验表明, 该算法在非遮挡区域的平均误匹配率为2.52%, 在所有区域的平均误匹配率为7.26%, 比对比实验中的其他算法有更低的平均误匹配率.     

多重约束条件下的LBD描述子与直线段匹配

目的 针对直线描述子匹配算法缺乏有效的几何约束,且易受弱纹理、尺度变化的影响,提出一种结合多重约束条件的LBD描述子的直线段匹配算法（LBDs）。方法 该算法以LSD算法提取的直线段作为匹配基元,利用SIFT匹配得到的同名点构建同名三角网约束确定候选直线;参考影像上以目标直线段为中心轴建立该直线段的矩形支撑域;根据目标直线段端点及其支撑域四角点在搜索影像上的核线约束建立候选直线段的对应支撑域;利用仿射变换统一目标直线段及候选直线段支撑域的大小;将直线段支撑域分解为大小相等的条形带,通过计算每个条形带的描述符得到该直线段的描述子,依次完成目标直线段与候选直线段LBD描述子的构建;分别计算目标直线段与每个候选直线段描述子向量间的欧氏距离,将满足最近邻距离比准则的候选直线段作为匹配结果;最后选取角度约束对匹配结果检核,确定同名直线。结果 实验选取网上公开的3组分别存在角度、旋转、尺度变换的近景影像对作为实验数据,采用LBDs分别对其进行直线段匹配实验,并与其他直线段匹配算法进行对比分析,实验结果表明,LBDs获取同名直线数目约为其他算法的1.061.41倍,匹配正确率也提高了2.411.6个百分点,从匹配效率上来看,LBDs更为耗时,但兼顾该算法匹配获得同名直线数目、匹配正确率及运行时间,LBDs的鲁棒性更强,匹配结果的准确性与可靠性较高。结论 结合多重约束条件构建的LBD描述子对于存在角度、旋转和尺度变化的影像进行直线匹配过程中具有稳定性。     

基于FREAK描述子的精确图像配准改进算法

快速视网膜特征（FREAK）描述子通过计算模式方向实现了旋转不变性,但对于旋转尺度变化较大的情况匹配性能并不理想,误匹配率较高,为此提出了一种改进的基于FREAK描述子的精确图像配准算法。首先,对原有FREAK算法添加长距离点对,设定距离阈值,只利用关键点采样模式中距离较远的点来生成角度信息。其次,对Hamming距离进行加权。对每一个关键点,在为了生成描述子选择点对时,对训练数据描述子的每一列计算均值,越接近0.5的列权值越大,改进了原来Hamming距离计算粗略的状态,使距离计算更精确。最后,使用最近邻匹配结合最近邻和次近邻的比值以及随机抽样一致（RANSAC）方法进行快速匹配和优化。实验结果表明,改进算法更适用于旋转尺度变化较大的环境及匹配性能要求较高的场合。     

基于旋转不变特征的SIFT描述子在图像配准中的应用

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法中描述子维度高造成配准过程中计算量过大的问题,提出了一种改进的SIFT算法。该算法利用圆形的旋转不变性,以特征点为中心,在近似大小的圆形特征点邻域内构造特征描述子,以每个圆环作为一个子环,每个子环内只有像素位置发生了改变,像素之间其他相对信息是保持不变的。当图像发生旋转时,统计每个圆环内元素的梯度累加值进行排序,生成特征向量描述子,降低了算法的维度及复杂度,把特征描述子的维数从128维降低到48维。实验结果表明,改进算法旋转配准重复率在85%以上;在图像旋转、缩放和光照变化情况下,与SIFT算法相比,平均配准准确率提高5%,平均配准耗时降低30%左右,有效实现了对SIFT的改进。     

针对重复模式图像的成对特征点匹配

目的 含有重复模式的图像会对局部特征描述符产生歧义,因此基于局部特征的匹配算法在此类图像的匹配过程中极易产生误匹配.同时,通过研究现有的引入全局特征描述符的匹配算法,发现全局特征同样依赖于计算局部信息所得到的特征点主方向,所以此类方法在含有重复模式的图像中也不容易得到令人满意的匹配效果.为了解决这一问题,提出一种基于成对特征点的图像匹配算法.方法 该方法利用成对特征点的方向向量作为特征点对的主方向,为特征描述提供了正确的方向信息,同时引入DAISY描述符与改进后的全局上下文(globalcontext)特征描述符,提高了匹配能力.结果 分别在模拟图像与实际图像上面进行了对比匹配实验,本文算法平均的匹配正确率能达到88％以上,比其他经典的匹配算法提高了26％以上.结论 实验结果表明,本文算法克服了现有算法在特征描述与主方向分配上的缺陷,进一步提升了匹配正确率,能够有效地解决重复模式图像的匹配问题.     

改进的SIFT算法图像匹配研究

对SIFT(尺度不变特征变换)算法特征描述子维数过高,导致匹配速度过慢、匹配率低等问题,提出了一种分级放射状分区的方法来构建特征描述子,将特征点邻域划分为8个区域,统计各个区域内8个方向的梯度方向直方图,得到64维特征描述子,使特征描述子维数降低50%。同时因马氏距离考虑了特征描述子向量间的相关性,在匹配时用马氏距离双向匹配方法代替欧氏距离进行匹配,并用RANSAC(随机抽样一致性)方法消除误配点。实验结果表明,改进的SIFT算法保留了SIFT算法对模糊、压缩、旋转和缩放等不变性优势,并提高了匹配速度,正确匹配率平均增加10%~15%。