仿射重投影混合虚实注册方法

针对特征图形结合自然纹理特征的虚实注册误差较大、运行速度慢的问题,提出仿射重投影混合虚实注册方法.通过建立摄像机、真实场景以及特征坐标系之间对应关系的仿射坐标系,且采用ORB算法进行特征检测及后续特征模板的构造,并利用仿射重投影矩阵来恢复特征模板在当前图像上的投影位置信息以计算虚实注册矩阵.采用OpenGL生成的立方体模型与真实场景之间进行虚实注册仿真实验.仿真结果表明:在特征图形被遮挡或不可见时,本文方法在精度、健壮性以及速率方面表现优异,提高了增强现实(AR)系统的实时性和鲁棒性.     

基于二进制鲁棒不变尺度关键点-加速稳健特征的自然特征虚实注册方法

针对基于视觉的增强现实(AR)中虚实注册的准确率和实时效果受光照、遮挡和视角变化影响大,易导致注册失败的问题,提出一种基于二进制鲁棒不变尺度关键点-加速稳健特征(BRISK-SURF)算法的自然特征虚实注册方法。首先,利用加速稳健特征(SURF)特征提取算子检测特征点;然后,采用二进制尺度旋转不变鲁棒(BRISK)特征描述算子对特征点进行二进制描述,结合汉明距离实现准确高速的特征匹配;最后,根据图像间的单应性关系实现虚实注册。从图像特征匹配和虚实注册两方面进行实验,结果显示BRISK-SURF算法的平均准确率与SURF算法基本保持一致,比BRISK算法提高了约25%,平均召回率提高了约10%;基于BRISK-SURF的注册方法的结果接近参考标准数据,精度较高,实时性较好。实验结果表明,所提方法对于光照、遮挡和视角情况不同的图像具有较高的识别准确度、注册精度和实时效果。另外,使用此方法实现了基于AR的交互式旅游资源呈现与体验系统。     

基于图像增强的温室图像特征点提取

针对温室环境中,由于相机拍摄图像噪声大,光照不均匀,对比度较低等会导致ORB特征点较难提取或者提取较少,从而影响匹配效果的问题,提出了一种能够减少图像噪声,增强图像对比度的ORB特征点提取算法。首先,对温室图像进行高斯滤波去除图像噪声,然后使用对比度受限的自适应直方图增强图像对比度,增加ORB特征点提取数量。经过实验表明,提出的改进ORB算法对温室中ORB特征点的提取和匹配效果有较大提升。     

基于ORB和KLT的移动增强现实三维注册算法

针对移动设备上现有注册算法速度较慢和实时性较弱的问题,提出一种基于ORB和KLT的移动增强现实三维注册算法,利用ORB进行特征提取和匹配,减少算法时间开销,同时使用改进的KLT算法对特征位置进行预测跟踪,改善移动三维注册算法中的实时性能。实验结果表明,在移动设备上采用ORB和KLT算法,不仅较好地解决移动增强现实三维注册实时性差的问题,同时也能保证有效的匹配性能。     

MEEM跟踪和改进ORB特征检测的三维注册方法

针对增强现实系统三维注册在线跟踪模型漂移问题,以及特征检测算法耗时问题导致的注册失败。提出一种基于MEEM跟踪和改进ORB特征检测的三维注册方法。通过MEEM算法对移动对象区域跟踪。对跟踪的目标位置采用ORB算法检测特征点时,采用多尺度空间理论提取稳定特征点,并且采用改进决策树的递归调整方式,同时对特征检测参数设置。利用相邻帧之间特征点的匹配关系求得三维注册矩阵;将跟踪数据集与OpenGL生成的立方体模型进行跟踪注册仿真实验。仿真结果表明,改进ORB特征检测算法对待注册区域的检测具有尺度不变性、更高稳定性以及特征分布均匀,误差相比ORB算法降低约42%,该注册方法在运行过程中基本能够保证误差在7 mm以内;使得AR系统具有较好的实时性、精确性和鲁棒性。     

改进TLD与ORB的AR系统长时跟踪注册方法

针对增强现实系统长时跟踪注册需求以及三维跟踪注册时待注册区域尺度变化、光照变化、内外旋转等复杂环境易导致注册失败问题,提出改进TLD跟踪及ORB特征检测的增强现实长时三维注册方法。通过采用TLD长时鲁棒跟踪算法对待注册区域跟踪,并利用待注册位置自适应动态检测策略对TLD算法跟踪-学习-检测的结构机制的实时性和精确度进行优化;利用ORB算法对待注册位置进行特征检测及三维注册矩阵计算;将虚拟信息叠加至待注册位置。选取长时视频序列进行跟踪、检测及注册仿真实验。实验结果表明,改进TLD长时跟踪算法相比TLD算法在OPE精确度方面提升约5%,对待注册位置的跟踪速率提升约2倍,使得AR系统在复杂环境下的长时跟踪注册具有更好的稳定性和鲁棒性。     

基于特征点改进的视觉SLAM定位研究

为改善视觉SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)系统在低纹理环境下定位精度较低的现象,提出一种改进的ORB(OrientedFASTandRotatedBRIEF)特征点提取策略和一种关键帧选择机制;首先采用多尺度分析和基于局部灰度的特征检测方法克服一般ORB算法缺乏尺度和旋转描述的缺点;其次提出一种基于高斯模糊的图像信息增强方法解决传统ORB特征点提取方法在纹理信息不被突出环境下容易失效的问题,并对图像进行象限分割使特征点均匀分布;最后为剔除劣质关键帧,设计了一种综合时间因素与特征点数量因素的关键帧选择机制;将提出的方法移植到ORB_SLAM2上,并在TUM数据集上测试,实验结果表明,视觉SLAM系统的定位误差平均降低14.688%,证实了本文方法的有效性。     

改进的基于深度卷积网的图像匹配算法

鉴于图像匹配中单一特征难以获得理想效果的问题,提出一种改进的基于深度卷积网的图像匹配算法.首先对卷积层作展开,利用BLAS (Basic Linear Algebra Subprograms)高效地计算矩阵乘法,从而提高了算法运行速度;然后通过基于POEM (Pattern of Oriented Edge Magnitudes)特征的匹配点筛选方法,去除部分误匹配点,增强了基础矩阵的鲁棒性.实际图像的实验验证了改进算法的准确性和实时性,对于重复纹理及旋转图像的匹配效果显著.     

一种改进的ORB算法在图像匹配中的应用

针对ORB算法提取的特征点阈值的选取存在人为干涉且对不同对比度的图像缺乏鲁棒性的问题,提出一种改进的ORB算法。本算法对FAST算法提取特征点进行了改进,首先对图像进行直方图均衡化实现对图像的增强,然后采用自适应阈值的方法,分别设置动态全局和局部阈值提取特征点,通过引用海森矩阵去除不稳定的边缘点。实验结果表明,该改进的算法能够实现特征点的精准定位,具有较强的抗噪能力,在实现图像配准应用中明显优于传统ORB算法。     

基于SURF和ORB全局特征的快速闭环检测

针对移动机器人SLAM(同时定位与地图创建)中的闭环检测问题,提出了一种基于SURF(加速鲁棒特征)和ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)全局特征的快速闭环检测算法.首先利用SURF与ORB分别提取查询图像的全局特征,实现对图像的特征表征.在特征提取过程中,对查询图像进行归一化操作,并将归一化的图像中心直接作为SURF与ORB的特征点位置,从而避免了耗时的特征点定位过程.然后将归一化的图像直接作为特征点的邻域区域,把计算的SURF与ORB局部特征描述符作为图像的全局特征.为了融合SURF与ORB全局特征实现查询图像的位置识别,提出了H-KNN(混合K最近邻)的改进算法:WH-KNN(加权混合K最近邻).最后通过跟踪模型实现闭环检测,其核心思想是利用之前闭环检测的结果预测查询图像在地图图像中的位置范围.实验中分别使用采集数据集和牛津大学公开数据集对本文算法进行了验证,同时与传统的BOW(词袋)算法进行了对比.本文算法在两种数据集上分别达到了94.3%和94.5%的准确率,并且查询图像位置识别与全局特征提取的平均时间不到3 ms.其准确性及计算速度都超过了BOW算法,可以准确快速地实现实时闭环检测.     

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。     

基于显著图的输电线路杆塔图像拼接方法

无人机拍摄的输电线路杆塔图像分辨率高且背景复杂,基于传统特征点的拼接算法在背景中检测出大量的特征点增加了图像匹配的时间,影响了杆塔的匹配精度。针对该问题提出了一种既稳定又具有较小时间开销的输电线路杆塔图像自动拼接方法,利用改进的显著性检测算法得到杆塔图像的显著图,将图像的前景与背景分离,减少了背景对图像中杆塔拼接效果的影响;并采用基于定向的加速分割检测特征(FAST)和旋转不变性的二进制鲁棒独立元素特征(BRIEF)描述子(ORB)特征点的图像匹配算法,以提高特征点提取和匹配的速率;最后利用多尺度融合策略得到最终的拼接结果。实验结果表明,所提方法具有较好的拼接效果和拼接效率。     

尺度及主方向改正的ORB特征匹配算法

针对二进制描述算法（Oriented fast and Rotated Brief，ORB）尺度性配准误差大，配准率低的问题，提出一种尺度和方向改进的ORB特征匹配算法。该算法以二进制描述算法ORB为基础，构建金字塔式尺度空间，改进尺度空间结构，简化尺度空间层数和采样图像数目，使提取特征点的过程更加效率，并采用Harris函数检测特征，消除边缘特征点的影响，提取具有尺度信息的特征点；然后采用梯度方向统计方法改进传统ORB算法中通过灰度质心法计算主方向的方式，优化求解主方向邻域范围，以提高图像特征主方向的准确性。实验结果表明，改进后的ORB算法在尺度和旋转配准方面性能有很大提高，并且配准的精度较传统ORB更高，更能满足复杂图像快速精确配准的要求。     

具有光照鲁棒的图像匹配方法

针对现有的基于局部特征的图像匹配算法对光照变化敏感、匹配正确率低等问题，提出一种具有光照鲁棒性的图像匹配算法。首先使用实时对比保留去色（RTCP）算法灰度化图像，然后利用对比拉伸函数模拟不同光照变换对图像的影响从而提取抗光照变换特征点，最后采用局部强度顺序模式建立特征点描述符，根据待匹配图像局部特征点描述符的欧氏距离判断是否为成对匹配点。在公开数据集上，所提算法与尺度不变特征变换（SIFT）算法、加速鲁棒特征（SURF）算法、"风"（KAZE）算法和ORB算法在匹配速度和匹配正确率上进行了对比实验。实验结果表明：随着图像亮度差异的增加，SIFT算法、SURF算法、"风"（KAZE）算法和ORB算法匹配正确率下降迅速，所提算法下降缓慢并且正确率均高于80%；所提算法特征点检测较慢和描述符维数较高，平均耗时为23.47 s，匹配速度不及另外四种算法，但匹配质量却远超过它们。对实时性要求不高的系统中，所提算法可以克服光照变化对图像匹配造成的影响。     

基于SURF特征提取的遥感图像自动配准

基于SURF（Speeded UpRobust Features）特征点提取是目前比较流行的图像配准方法．本文在SURF基础上,提出一种基于分块策略的改进方法：首先采用分水岭分割法确定图像的分块数量,然后对图像进行分块,每个子块提取一定数量的特征点,以便实现特征点的均匀提取;再通过稀疏特征树法找出匹配的特征点对;最后用RANSAC算法剔除错误匹配特征点对,同时计算参考图像与待配准图像的变换关系．实验表明,该方法能够高效、快速地解决遥感图像的自动配准问题．     

多分辨率LK光流联合SURF的跟踪方法

针对交通监控中运动目标形变、雾霾天气、高速、光照不均、部分遮挡等复杂情况导致Lucas-Kanade（LK）算法跟踪不稳定问题,提出基于多分辨率LK光流算法联合快速鲁棒性特征（SURF）的跟踪算法。所提算法构建图像多分辨率小波金字塔,解决传统LK算法中同一像素点帧间大尺度运动易丢失问题;同时联合SURF尺度不变特征变换算法,提取特征点进行光流跟踪,并制定自适应模板实时更新策略;在减少光流计算量的同时增强运动目标抗复杂环境的能力。实验结果表明,新方法中特征点匹配准确快速,自适应性强,在交通复杂化境中跟踪稳定。