异源图像特征点边缘描述与匹配

特征提取是数字图像处理和计算机视觉中的一项重要技术,而利用特征描述算子来构造图像特征点是图像特征提取及配准中的一个关键步骤。SIFT特征点检测算子具有平移、旋转及缩放不变性,在图像配准中应用很广泛。针对基于SIFT特征的64维描述算子的不足进行了改进。通过仿真实验证明,改进后的算法比原算法精度更高,且时间复杂度有所降低。     

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%。     

基于改进SIFT的SAR图像配准方法

针对尺度不变特征变换(SIFT)配准方法在处理SAR图像时精度不高的问题,提出一种基于改进SIFT的精确配准方法。在提取关键点SIFT描述子及其邻域多尺度自卷积矩不变特征的基础上,利用基于典型相关分析的融合算法对SIFT与矩不变特征进行融合,形成新的关键点描述子,使用阈值实现粗匹配,并结合关键点的距离与邻域灰度相关性构建相似矩阵,采用奇异值分解方法精确确定匹配点对,求出仿射变换模型参数,从而完成图像配准。实验结果表明,该方法的配准结果优于SIFT方法,且配准精度达到亚像素级。     

基于局部不变特征的遥感图像自动配准方法

提出了一种基于图像局部不变特征的遥感图像全自动配准算法.首先在图像二维平面空间和尺度空间中同时检测局部极值作为特征点,并在特征点邻域提取局部不变特征描述子--尺度不变特征变换(SIFT).然后运用稳健的随机采样一致性(RANSAC)算法将匹配点集划分为内点和外点,在内点域上精确地估计出图像变换模型.实验利用仿真数据测试了SIFT特征的可重复性和可匹配性,利用卫星图像验证了此自动配准算法的有效性和稳健性.     

一种新型遥感图像配准方法

提出了一种新型全自动稳健的遥感图像配准算法。首先,在图像二维平面空间和尺度空间中同时检测局部极值作为特征点,并在特征点邻域提取局部不变特征描述子一尺度不变特征变换（SIFT）。然后,利用距离测度进行SIFT特征匹配得到初步的匹配集合。最后,运用稳健的随机采样一致性（RANSAC）算法将匹配点集划分为内点和外点,在内点域上精确地估计出图像变换模型。实验利用仿真数据测试了SIFT特征的可重复性和可匹配性,利用卫星图像验证了该自动配准算法的有效性和稳健性。     

基于SIFT特征和对极几何约束的图像配准算法

基于SIFT（尺度不变特征变换）特征匹配思想,提出了一种应用对极几何约束的图像特征配准算法。首先对图像提取SIFT特征点,然后通过欧氏距离估算对SIFT特征描述子进行初始匹配得到预匹配点集;采用基于单应矩阵的抽样算法计算初始基础矩阵,通过RANSAC算法计算精确的基础矩阵和匹配点集,进而实现图像配准。实验表明,该算法可以获得更准确的匹配点,得到精度较高的图像配准效果。     

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.     

基于匹配质量提纯的改进D-Nets算法

针对基于特征的图像配准在较大仿射变形以及存在相似目标情况下适应性不佳的问题,为减少算法的时间开销,提出一种基于匹配质量提纯的改进描述网（D-Nets）算法。首先,通过FAST算法检测特征点,并根据Harris角点响应函数以及网格划分相结合的方式进行筛选;然后,在计算直线描述子的基础上构建哈希表和投票表决,从而得到粗匹配对;最后,采用基于匹配质量的提纯方法剔除误匹配。针对牛津大学Mikolajczyk标准图像数据集进行了实验,结果表明：提出的改进D-Nets算法在尺度、视差和光照变化较大的情况下平均配准精度为92.2%,平均时间开销为2.48 s。与尺度不变特征变换（SIFT）、仿射-尺度不变特征变换（Affine-SIFT）、原始D-Nets等算法相比,提出的改进算法与原始算法的配准精度基本相当,但速度最高可提升80倍,并具有最佳鲁棒性,显著优于SIFT、ASIFT算法,非常适于图像配准应用。     

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。     

具有SIFT描述的多尺度角点图像配准

角点含有丰富的图像结构信息,在图像配准中是广泛应用的图像特征。Harris算法是经典的角点提取算法,Harris角点对图像旋转具有不变性,但对尺度变化敏感,在有尺度变化的图像配准中,应用受限。仿照SIFT特征点提取过程,提出了一种多尺度角点提取方法,提取的多尺度角点对图像旋转和尺度变化有很好的适用性。并用SIFT描述子描述,用光学及SAR图像进行了配准实验。结果表明,与SIFT、Harris算法相比,本文方法在保证配准精度的基础上,配准时间减少40%以上,特征点在配准过程中的利用率提高一倍多。     

尺度不变特征转换算法在图像特征提取中的应用

针对尺度不变特征转换(SIFT)算法复杂度高、计算时间长,难以满足立体匹配的实时性要求以及当图像中存在多个相似区域时误匹配率较高的问题,提出了一种改进的立体匹配算法。该算法从两个方面对SIFT算法进行了改进:首先,由于圆形具有天然的旋转不变性,该算法以特征点为中心,采用近似大小的两个同心圆区域代替原算法的矩形区域,在内圆和外圆环区域内分别统计12个方向的梯度累加值,把局部特征描述符的维数从128维降低到24维,降低了算法复杂度;其次加入了12维的全局向量,使生成的特征描述符包含了基于局部信息的SIFT向量和基于全局信息的全局向量,提高了算法对图像中相似区域的分辨能力。仿真结果表明,改进后的算法实时性比原算法提高了59.5%,当图像存在多个相似区域时,误匹配率下降了9个百分点。所提算法在图像处理的实时性要求较高的场合下适用性较好。     

一种基于扇形区域分割的SIFT特征描述符

提出了一种在圆形区域内基于扇形区域分割的特征描述符构建方法. 首先, 针对SIFT描述符维数过高, 导致匹配速度慢的弱点, 提出在半径为9像素的圆形特征区域内划分为8个扇区, 在这些扇形特征邻域内统计8个方向的灰度梯度直方图, 形成64维描述符的方法,降低了描述符的维数. 同时, 针对SIFT构建描述符的运算复杂性较高的事实, 提出在圆形区域内计算像素灰度梯度主方向, 以主方向为基准点把该区域划分为8个等面积扇区的方法, 取消了对特征区域的旋转变换, 降低了构建描述符的运算复杂性. 通过与OpenCV SIFT和Lowe SIFT进行多方面对比实验, 结果表明该方法的综合匹配速度具有显著提升, 在两幅图像存在一定程度的视点、模糊、旋转、比例、光照变化等情形下, 匹配性能有所增强.     

基于改进CNN-RANSAC的水下图像特征配准方法

水对光的吸收和散射效应降低了水下图像的质量,水下图像的可视范围受到限制,复杂水下场景下的鲁棒性和精确性问题使得特征提取与匹配成为一项具有挑战性的任务。为了更好地配准水下图像,提出了一种改进CNN-RANSAC的水下图像特征配准方法,首先通过基于深度卷积神经网络的水下图像增强方法对水下图像进行增强预处理,通过水下图像分类数据集迁移学习训练VGGNet-16网络框架,利用修改后的网络框架进行特征提取,生成鲁棒的多尺度特征描述符与特征点,经过特征粗匹配与动态内点选择,使用改进的RANSAC方法剔除误匹配点。在大量水下图像数据集上进行了充分的特征提取和特征匹配实验,与基于SIFT和SURF的配准方法相比,该方法能够检测到更多的特征点,实现了匹配正确率的大幅度提高。     

基于尺度不变特征变换的快速图像拷贝检测

针对传统基于尺度不变特征变换（SIFT）特征的图像拷贝检测算法特征提取速度慢、匹配效率不高的问题,提出了一种基于SIFT特征点位置分布与方向分布特征的快速图像拷贝检测算法。首先,提取SIFT特征点二维位置信息,通过计算各个特征点与图像中心点的距离、角度,分块统计各区间的特征点数量,依据数量关系量化生成二值哈希序列,构成一级鲁棒特征;然后,根据特征点一维方向分布特征分块统计各方向子区间特征点数量,依据数量关系构成二级图像特征;最后,拷贝检测时采用级联式过滤框架作出是否为拷贝的判断。仿真实验结果表明,与传统SIFT以128维特征描述子为基础构建哈希序列的图像拷贝检测算法相比,所提算法在保证鲁棒性与独特性不降低的同时,特征提取时间缩短为原来的1/20,匹配时间也缩短了1/2以上,可满足在线拷贝检测的需求。     

二值化的SIFT特征描述子及图像拼接优化

目的 针对SIFT算法计算复杂度高、存储开销大和近几年提出的BRIEF（binary robust independent elementary features）、ORB（oriented BRIEF）、BRISK（binary robust invariant scalable keypoints）和FREAK（fast retina keypoint）等二进制描述子可区分性弱和鲁棒性差的问题,提出基于SIFT的二进制图像局部特征描述子。方法 首先,对传统SIFT的特征空间和特征向量分布在理论和实验上进行分析,在此基础上结合二进制特征描述子的优势对SIFT进行改进。不同于传统的二进制特征描述子,本文算法对传统SIFT特征向量在每一维上的分量进行排序后,以该特征向量的中值作为量化阈值,将高维浮点型SIFT特征向量转化成位向量得到二进制特征描述子。并使用易于计算的汉明距离代替欧氏距离度量特征点间的相似性以提高匹配效率。然后,在匹配阶段将二进制特征描述子分为两部分并分别对其进行匹配,目的是通过初匹配剔除无效匹配特征点来进一步缩短匹配时间。最后,对提出的量化算法的可区分性及鲁棒性进行验证。结果 该量化算法在保持SIFT的较强的鲁棒性和可区分性的同时,达到了低存储、高匹配效率的要求,解决了SIFT算法的计算复杂度高、二进制描述子鲁棒性和可区分性差的问题。此外,在匹配阶段平均剔除了77.5%的无效匹配特征点,减少了RANSAC（random sample consensus）的迭代次数。结论 本文提出的量化算法可用于快速匹配和快速图像拼接中,提高匹配和拼接效率。     

基于改进的SIFT算法的红外图像配准

电路板红外图像具有分辨率低、对比度低、信噪比低、视觉效果模糊的特点,目前的图像配准算法用于电路板红外图像配准时,运算时间长且匹配准确度低.针对电路板红外图像的特点,梳理了图像配准方面的国内外研究现状,分析了SIFT算法的基本原理,对原有的SIFT算法进行了修改.对特征点的提取方式进行了改进,减少了不必要的特征点;改进了特征点的描述符,降低了特征向量的维数;在特征点匹配的时候加入了分层阈值.对改进的算法进行了一系列的测试,针对三对电路板的红外图像进行配准,实验结果表明,相比于传统的SIFT算法,改进的SIFT算法在进行电路板红外图像配准的时候,匹配的准确率和运算时间得到了很大的提升,为电路板红外图像的配准提供了新的方法.     

改进的SIFT邻域投票图像匹配算法

针对传统图像匹配算法在几何差异场景下匹配精度低的问题,提出一种改进SIFT特征描述符和邻域投票相结合的图像匹配算法。使用8个邻域像素的平均值代替原始极值点,通过SIFT提取图像中的特征点,利用Sobel算子计算特征点的梯度幅度和方向,结合8个仿射形式的同心圆邻域生成64维描述符,根据欧氏距离确定初始匹配点,采用邻域投票的方法剔除错误的匹配点,实现图像的精确匹配。实验结果表明,该算法在显著提高匹配精度的同时缩短了匹配时间,对复杂场景的匹配性能明显提升。     

基于改进的尺度不变特征变换特征点匹配的电子稳像算法

针对传统尺度不变特征变换（SIFT）算法运算量大的问题,提出了一种改进的SIFT特征点匹配算法。首先介绍了SIFT特征向量的提取过程,并对算法进行了改进,在单尺度空间内提取目标的关键点,并形成34维特征向量,来代替传统SIFT算法生成的128维特征向量,使算法的实时性得到较大的提高,同时又保持了配准精度,最后将提出的改进SIFT特征应用于电子稳像中的全局运动估计中,并通过实验验证了算法的性能。