基于SIFT的全自动遥感图像配准算法

针对仿射变换的光学图像自动配准精度不高的问题,提出了一种基于特征的由粗到细的遥感图像自动配准算法。首先采用SIFT特征进行了特征点的粗匹配,将输入图像映射为一个具有平移、缩放、旋转不变性的局部特征向量集,采用特征向量的欧氏距离作为相似性判定度量,通过两两比较找出匹配的若干对特征点对作为初始配准点对,以完成输入图像的粗匹配;其次,以互信息作为相似性测度,基于位置控制的搜索策略,确定了更多的特征点的对应关系;然后,利用控制点结合加权最小二乘优化仿射变换的模型参数,完成了图像间的精细配准;最后引入了联合直方图,以其作为配准精度的评价标准来检验配准效果。研究结果表明,该算法对于高光谱遥感图像具有较高的配准精度,速度快、可靠性高。     

改进Demons算法的非刚性医学图像配准

非刚性配准是医学图像处理的一个重要的研究方向。基于光流场模型的Demons算法由于仅依赖图像灰度梯度使图像变形,当缺乏梯度信息时图像的变形方向不能确定,因而容易造成误配准,且该算法只适合于单模态图像配准。本文针对最大互信息配准方法在多模态刚性配准中的成功应用,提出了一种可用于多模态图像配准的改进Demons算法。该方法在原有驱动图像变形力的基础上,增加两幅图像间互信息对当前变换的梯度作为附加力作用,使浮动图像向两图像间互信息增大的方向变形,正确地配准图像。为避免陷入局部极值并提高算法的运行速度,该方法在多分辨率策略下实现。使用单模态、多模态图像分别进行实验来验证此算法,并与原始Demons算法进行比较,实验表明,该方法能够快速地产生准确的配准变换。     

利用改进粒子群算法的特征点配准

点配准问题在机器视觉、医学图像等领域有着非常重要的应用基础.首先在粒子群优化(Particle Swarm Optimiza-tion,PSO)算法的基础上,融合随机局部搜索(Local Random Search,LRS)算法,提出了一种新的改进粒子群优化(LRS-PSO)算法.然后将匹配点对的欧几里德距离平均值的极小值作为两个特征点对配准准则,用LRS-PSO算法来求解配准所需的空间变换参数.实验结果表明,算法具有较强的鲁棒性,具有较高的配准精度和较快的计算速度.     

基于似然函数EM迭代的红外与可见光图像配准

为了实现红外与可见光图像的自动配准,提出了基于似然函数EM迭代的图像配准算法。该算法以图像边缘作为配准点特征,将异源图像配准转化为边缘点集配准。通过点集的高斯混合建模建立了点集配准似然函数,以该函数作为目标函数,仿射变换参数作为优化变量,利用EM迭代优化方法进行最优变换参数求解。迭代过程中,引入基于概率密度自适应阈值分割的外点剔除机制,解决了外点对目标函数的干扰问题,实现了边缘点集的精确配准。利用实测的可见光和红外图像进行了算法验证,证明了该算法的有效性。     

基于视觉注意模型的SIFT图像配准算法研究

针对SIFT配准算法提取图像特征点较多,配准点冗余,容易误配,存储空间大,匹配耗时多等缺点,根据认知心理学的相关理论,提出一种基于视觉注意模型的SIFT特征提取算法,并应用于复杂背景下的多目标图像配准。本算法首先利用视觉注意模型提取输入图像的显著目标,然后使用SIFT算法对显著目标区域配准。实验结果表明,本算法减少了复杂背景下大量的干扰信息和特征点,提高了配准精度和效率,取得了较好的配准效果。     

序列图像约束的点云初始配准方法

针对现有算法难以精确配准重叠区域较小的点云,提出一种结合二维序列图像的点云初始配准方法。基于移动式三维测量方法获取实物表面灰度图像及三维数据,根据透视投影原理对相机在点云局部坐标系中的位置进行定位,获取点云到对应相机坐标系的变换矩阵,并以灰度图像的特征点及其匹配点作为匹配对,通过重建序列图像对相机外参数予以全局优化,根据初始配准公式实现点云初始配准。试验结果表明,该算法可正确配准重叠区域较小的点云,且能显著提高配准过程的稳健性及配准效率。     

一种改进的基于互信息和梯度特征的图像配准方法的研究

基于互信息的配准方法广泛应用于医学图像的配准，但当两幅待匹配图像重叠部分较少或图像包含的信息不够充分时，配准目标函数会出现较多的局部最优解而影响匹配精度。本文构造了新的配准目标函数，在互信息的基础上引入图像梯度信息，使两者相互补充，减少了目标函数中局部最优解的数目，突出了全局最优解。本文还设计了一种新的基于单纯形的模拟退火优化算法，该算法能以较大的概率迅速搜索到目标函数的全局最优解，以获得较满意的配准结果。本文使用该方法对二维医学图像进行配准，实验结果表明，该方法配准速度较快、精度较高，是一种有效的配准方法。     

基于人工免疫系统的医学图像配准

提出了一种基于人工免疫系统的图像配准算法.针对医学图像配准中常用的Powell算法容易陷人局部最优问题,以互信息最大为配准侧度,将体液免疫的思想应用于医学图像配准,较好地解决了局部最优这一难题.针对免疫算法计算量大的问题,对免疫选择算子进行了改进,降低了计算复杂度,并将外推搜索和黄金分割法用于种群初始化,进一步提高了计算效率.实验结果表明,论文提出的算法具有良好的精准性和稳定性,是一种有效的配准算法.     

扩展高斯图像聚类的缺失点云配准

针对局部缺失点云配准时精度不高和收敛过慢等问题,提出了一种基于扩展高斯图像聚类的快速点云配准算法.通过将点云映射到扩展高斯图像中进行聚类后逆映射实际点云获取待配准的子点云,进而规避局部缺失带来的干扰;此外,为提高计算效率和配准精度,采用距离-曲率描述子查询对应点对进行奇异值分解进行粗配准,并结合迭代最近点精配准算法实现...     

基于几何代数 SURF 的三维医学图像配准研究

三维医学图像可辅助医生的临床诊疗,不同模态三维图像通过配准后,可为医生提供更全面的病患信息,而传统三维多 模态医学图像配准的精度不高、耗时较长且易受干扰。 首先搭建 Hessian 四维尺度空间,将加速稳健特征(SURF)框架拓展至三 维,然后基于几何代数构造了梯度角度不变性的三维特征点描述子,以丰富特征点信息;再设计快速空间寻优算法,不仅可保证 配准精度,且提高配准稳定性;最后,采用数据一致性较好的 RIRE 公开数据集和合作附属医院提供的个性化临床实例数据开 展实验。 实验评估中,以手动配准作为金标准,公开库和临床实例图像的配准均值误差都不超过 3 mm,配准相似性超过 99. 1% ;抗扰实验中混入高斯噪声,均值误差仍不超过 3. 5 mm,相似性超过 98. 9% 。 实验结果表明,基于几何代数 SURF 的三维 配准方法的精度更高且稳定性更强,可为临床适用提供理论基础与诊疗预案。     

Image registration and distortion correction in ion microscopy

We present a method whereby the geometric registration of a series of ion microscopic images is performed by applying a two-step procedure. After applying a global linear transformation that corrects for geometric differences, a non-linear elastic transform is used in order to match local properties and structures of the images. Transformation parameters are computed on the basis of shape-specific points in the images. Distortion correction is achieved by relating ion images to the optical image of the same field and by using the two-step algorithm to register the images. This methodology is evaluated on synthetic misaligned objects and on thyroid tissue images.     

基于复合Zernike矩相角估计的图像配准

提出了一种基于复合Zernike矩相角估计的图像配准方法.首先,利用尺度不变检测子Harris-laplace检测图像中的兴趣点作为初始特征点,计算以兴趣点为中心、邻域具有尺度不变性的Zernike矩;提出一种鲁棒的相角估计方法,用于估计两个归一化区域的旋转角度值.然后,利用Zernike矩的幅值和相角信息,通过比较每个兴趣点邻域Zernike矩的相似度提取出初始匹配点.最后,提出一种迭代角度修正算法用于精确估计变换参数,并对输入图像进行几何变换后将两幅图像配准.实验结果表明,该算法可在尺度缩放、任意角度旋转以及噪声等复杂条件下实现图像的高精度配准.当旋转角度误差小于20°时,图像的平均覆盖率达到94.125％,有效降低了误匹配的概率.     

偏振探测系统的图像配准

分振幅式偏振探测成像系统的各分光路图像之间存在位置误差,率先完成各分光路图像之间的图像配准是进行偏振探测的前提条件。针对探测过程中,目标特征不明显、图像特征难以提取、各分光路图像间灰度变化较大的问题,提出适用于分振幅式偏振探测成像系统各分光路图像的相似性度量函数,并在此基础上,完成各分光路图像间的配准工作。首先,根据图像间的位置误差会造成偏振信息图像中出现信息异常区域的原理,研究了相似性度量函数的提取算法;接着,根据探测系统的各分光路的成像特点,确定图像间的几何变换参数;以遗传算法作为参数优化搜索算法,搜索得到最优的几何变换参数,完成整个图像配准算法的设计;最后,分别利用构造图像和实际采集图像,对配准算法进行了验证,并以图像间互信息值(MI)衡量图像配准的精度。实验结果表明:配准后的构造图像的MI为2.692 5,高于特征配准方法的实现精度;实际采集图像配准后的MI达1.849 3,同样高于特征配准方法的实现精度。基本满足偏振探测系统的图像配准需求。     

基于区域分块与尺度不变特征变换的图像拼接算法

针对图像匹配算法计算量大,实时性差的问题,提出了一种基于区域分块与尺度不变特征变换(SIFT)相结合的图像拼接算法。该算法利用图像能量的归一化互相关系数快速分割出匹配图像与待匹配图像间的相似区域,利用SIFT算法在重叠区域中搜索出能用于匹配的图像特征点并实现快速精确配准。然后,通过对图像进行了几何校正和图像融合来实现图像序列间的无缝拼接。实验结果表明,该算法减少了传统SIFT算法的大量无用搜索,改善了图像的几何失真,降低了算法复杂度,提高了图像匹配的速度,在保证90%以上的匹配准确率的基础上,计算时间较传统SIFT算法减少了近50%。提出的算法可准确、快速地实现有形变和尺度变换图像的无缝拼接。     

基于全局特征与局部特征的图像分级匹配算法研究及应用

移动机器人基于拓扑地图导航时要求图像特征提取与匹配算法具有高的精度和鲁棒性、良好的实时性,针对此,提出了基于全局特征和局部特征的图像分级匹配算法。首先对输入的待匹配图像应用改进的形状上下文算法提取全局特征与图像库中图像进行遍历粗匹配,得到与当前待匹配图像相似度最高的3幅图像并构建临时图像库;然后利用改进的SIFT算法提取输入图像局部特征与临时图像库中3幅图像的局部特征进行精确匹配,最终得到与待匹配图像相似度最高的图像作为匹配结果输出。所提出的图像分级匹配算法将基于全局特征的改进形状上下文算法和基于局部特征的改进SIFT算法相结合,从而达到优势互补的目的。实验结果表明,该算法在机器人基于拓扑地图导航过程中有效地提高了图像匹配效率,缩短了运行时间。     

移动高光对三维场景重建的影响与消除

针对制造车间光滑地面在阳光或灯光照射下的扫描图像往往存在反射光斑,且随相机位置变化而变化,会严重干扰图像处理和利用的问题,提出了一种识别和去除高光的方法,用于改善图像处理效果和三维重建精度。基于扫描序列图像的三维场景重建流程和SURF特征原理,分析移动的高亮反光斑对图像特征点提取和匹配的影响;对于缺乏表面纹理的灰度图像,提出一种基于逐行多级阈值和动态模板高光识别与去除方法,保留非高光点的特征信息,识别与修复同步完成。实验结果表明,无高反光的前后两帧图像的匹配特征点对比有高光情况下至少高出8%,优化后的余留匹配特征点更多;扫描一段30m长的车间场景序列图像,用提出的方法修复高光后进行三维重建,点云拼接误差减小了10cm。表明移动高光对图像序列三维重建有不可忽视的影响,本文提出的方法能有效地去除高光。     

基于相位特征的可见光和SAR遥感图像自动配准

针对可见光和SAR遥感图像存在非线性辐射差异和几何差异,加之SAR的斑点噪声,使得可见光和SAR图像配准十分困难的问题.本文提出了一种基于改进相位一致性的可见光和SAR图像配准方法.首先,分别计算相位一致性的最大矩和最小矩,将二者叠加,利用Harris算子在叠加图上提取特征点,得到稳定的角点和边缘点作为待匹配的特征点;...     

基于字典描述向量的实时图像配准

针对传统的特征向量计算方法复杂度高、耗时长、占用内存多等缺点,提出了一种基于字典描述向量的图像配准方法。该算法采用K-奇异值分解（K-SVD）方法生成字典,通过比较特征点临近区域图像与字典中基底图像的相似性得到特征描述向量,从而降低了描述向量的计算复杂度,提高了算法的实时性。实施该算法时,首先通过随机KD树算法对参考图像和待配准图像的特征点进行匹配,然后使用经典随机抽样一致性（RANSAC）算法剔除误匹配点对,最后应用最小二乘法对得到的匹配点对进行参数估计,从而得到两幅待配准图像的空间几何变换关系。实验表明结果,本文提出的描述向量计算方法降低了描述向量的存储空间,加快了特征匹配的速度,可在保证配准准确度的前提下实现配准过程。