基于几何约束的倾斜影像特征匹配方法

针对倾斜影像视角变换较大、重复纹理导致匹配数量少、匹配精度不高的问题,提出一种适用于倾斜影像的特征点、线分级匹配方法.首先,用直线提取(检测)算法(LSD)获取影像直线特征,并将直线特征以一定约束进行直线组对,构建直线对区域与改进的SIFT(scale-invariant feature transform)特征描述符进行匹配,使用RANSAC算法剔除误匹配,获得初始匹配结果后再进行核线约束;然后,利用已获得直线对区域进行影像局部纠正,在纠正后的局部影像上采用SIFT匹配并反算回原始影像,利用得到的同名点全局纠正倾斜影像,并进行特征点匹配与采用基于方格的运动统计算法(GMS)剔除误匹配,仍将匹配结果反算回原始影像上;最后,将仿射尺度不变特征变化结果与点拓展匹配结果进行合并,得到最终匹配结果.试验结果表明:本文方法匹配正确率与经典的仿射不变匹算法(ASIFT)的正确率相差不大,但匹配数量却是ASIFT算法的1倍~3倍.

一种直线段匹配的新方法

直线特征在人造目标和环境中普遍存在,直线段的匹配是三维重建等应用领域的首要解决问题。一般单直线的匹配方法难以解决被部分遮挡直线的匹配问题,提出了一种基于极线约束和RANSAC算法的匹配方法。对直线段上的点运用基于极线约束的匹配方法在另一幅图像中进行点的同名匹配,采用RANSAC算法建立直线模型,剔除野值,得到匹配直线段。本方法能有效地解决图像中被部分遮挡直线段的匹配问题,仿真实验和实际图像实验证实了本算法的正确性和高精度。

利用双目视觉视频的实时三维裸手手势识别

为了解决三维裸手手势识别算法识别率低、易受类肤色物体干扰的问题,提出一种利用双目视觉视频的三维裸手手势识别算法.首先依据双目视觉原理推导出三维空间内手势深度与手势面积的关系,基于此关系对三维手势进行快速识别.为进一步降低算法复杂度,根据极线约束规则提出一种只计算手势质心匹配点的立体匹配算法.实验结果表明,与现有算法相比,所提算法性能在处理速度、识别准确率、鲁棒性方面均有明显提高.同时,提出的算法具有较强的开放性,可进一步根据需求定义、添加需识别的三维手势.

基于RANSAC算法的极线约束立体视觉匹配方法研究

立体视觉匹配一直是机器视觉和模式识别领域中的一个重要问题。极线约束是立体匹配中的基本约束之一,为进一步提高立体匹配精度和效率,在对极线约束数学描述推导的基础上,通过求解基本矩阵得到相应匹配点的极线,提出了求解基本矩阵的一般算法,即采用RANSAC算法。首先得到特征点的初始匹配点对,然后运用7点算法将初始匹配点对划分为内点和外点,最后用所有的内点来重新计算优化基本矩阵,并通过对实际图像的立体视觉匹配实验,以验证该匹配算法的有效性。

基于极线约束与激光标识的空间焊缝的立体视觉检测

针对安装在焊接机器人末端的双目立体视觉系统,建立了左右图像坐标的极线约束方程.采用极线约束和激光标识相结合的立体视觉匹配方法,完成了相交圆管马鞍形空间焊缝的立体视觉检测.结果表明,含激光条纹的焊缝图像,经细化、去毛刺处理后,可以得到分段光滑的曲线,通过曲线奇变点检测与曲线—极线相交点检测两种方法的融合,实现了空间焊缝检测点在左右图像中的可靠匹配,从而提高了焊缝及周边结构立体视觉检测的准确性.对检测的马鞍形焊缝及周边圆管的三维数据进行了重建,与实际结构尺寸比较误差小,满足一般机器人自动焊接过程中的焊缝检测要求.

直线特征立体匹配中的不确定性问题

直线特征断裂和提取不完整、过提取是直线特征提取结果中常见的不确定性问题,是影响直线特征立体匹配结果的关键因素。提出一种以边缘检测结果为依据定量描述这些不确定性的方法,依据已提取直线特征延长线附近边缘点分布,定义直线特征端点定位的概率密度函数,以单条直线特征的不确定性描述为基础,计算断裂直线特征编组假设的可靠性测度,进而计算用于衡量立体图像中任意两条直线特征匹配假设可靠性的核线约束测度和灰度相似性测度。应用真实遥感立体图像,对比已有方法,结果证明了本文方法能够有效提高直线特征匹配结果对于两类直线特征提取不确定性问题的抑制能力。

视频传感器网络中基于相关性图像融合算法

基于图像相关性信息,从系统层面提出了一种图像融合算法.该算法充分考虑到视频传感器节点的有限资源及相邻节点间冗余视觉信息,将同一场景的视觉监测任务分配到相关度较大的2个视频传感器节点上,每个视频传感器节点仅负责传输一部分视觉场景信息.特别地,利用极线约束性质融合多路传输来的部分图像信息,最终实现场景视觉信息的重建.实验结果表明:该算法简单易行,既可以减少网络传输量、节约网络能量,又可以实现场景视觉信息的有效监测.

直升机电力巡线系统中利用核线约束进行线路三维重建

在基于多角度成像技术的直升机电力巡线系统中,为了完成线路预警需要计算导线与周围物体的相对距离,除需要生成线路走廊所在地区的数字地面模型外,还必须提取三维线路信息.因此,提出了一种利用核线约束对线路中间隔棒进行三维重建的方法,进而可以重建整条电力线的三维信息.现场飞行实验表明,应用所提出的方法可以准确重建电力线路的三维信息,使得系统的物线距离测量达到巡线需要的0.5 m精度要求.

一种仿射不变的直线描述子与直线匹配

从图像中提取的直线常出现不完整、端点位置不准确等问题,针对这些问题造成的直线匹配难点,本文提出了一种仿射不变的直线描述子.首先将待匹配直线离散为对应点的集合,将直线描述转化为点的描述,避免了直线不完整造成的支撑区域大小不一致的问题;然后结合直线的方向和长度,定义点描述子的主方向和尺度,通过统计离散点集的局部邻域的梯度信息使描述子具有仿射不变性.为了提高直线匹配速度,在进行直线描述之前,本文采用了极线约束精简了待匹配直线集合,再利用最近邻距离比准则对直线精确匹配.实验结果表明本文提出的直线描述子在仿射、亮度、视点、遮挡等变化条件下具有精确的匹配性能.

基于双目视觉的三维测量方法

研究工业设备检测问题,为提高工业检测的效率,研究了激光线扫描与双目视觉相结合的零件测量方法。测量系统中两台摄像机成一定角度布置,线结构光投射到工件表面产生变形的激光条纹,作为形状表面测量标志线。为提高设备检测精度,系统标定中采用普通的电脑液晶显示屏作为标定模板,液晶屏中显示按规律变换位置的平行直线束图像,摄像机进行同步拍摄获取液晶屏图像序列。精确提取光条中心线,利用激光光条本身的成像特点与极线约束准则来进行对应点的匹配。完成测量点的三维坐标重构,进行仿真。实验结果表明了方法具有一定的可行性和有效性,在工业检测领域有较好的应用前景。

采用极线约束与圆窗口匹配的立体视觉检测

首先建立了一般形式的双目立体视觉的极线约束方程,使其包含两个独立摄像机的所有内部参数和相对参考坐标系的外部结构参数,针对传统矩形窗口匹配存在的问题,提出了采用沿极线滑动的圆形窗口实现左右图像对应点的匹配。以灰度相关系数和Hu矩不变量作为匹配测度,完成了相交圆管(工件)的立体视觉检测,在进行灰度相关计算时采用了主轴旋转校正技术。实验结果表明:圆窗口下计算的灰度相关性和Hu矩不变量的相似测度都好于矩形窗口,对获得的工件表面三维坐标进行拟合重建与实际尺寸相比误差很小,说明文中建议的极线约束下基于圆窗口的匹配技术用于立体视觉检测是有效的。

一种新的用于立体图像编码的视差估计算法

视差估计是立体视觉和立体图像编码领域的研究重点 ,其估计的准确程度直接影响编码的精度和效率 .该文在研究传统估计算法的基础上 ,提出了一种新的带极线约束的DT基立体图像视差估计算法 .该算法首先把立体图像中的左图像作为参考图像 ,用DT网格进行描述 .然后 ,利用极线约束条件在右图像中估计出各三角形顶点的对应点 ,整个估计过程要求DT结构保持不变 .通过估计出来的对应点计算出这些顶点的视差矢量 ,再用六参数仿射变换估计出三角形内部各点的视差矢量 .编码时 ,只需编码各顶点的视差矢量 .从实验结果看 ,这种新算法同传统的“块”匹配视差估计算法相比 ,视差矢量的估计更加准确 ,视差图中主要物体的轮廓更加清晰 ,有利于进一步的物体分割 .

基于三角形网格的立体视差估计和遮挡点检测混合算法

本文提出一种新的用于立体图像编码的视差估计和遮挡点检测混合算法。其中的视差估计方法利用极线约束条件,在缩小搜索范围的同时提高了视差估计的准确性。遮挡点检测方法仅使用了匹配点唯一性约束和视差梯度限制这两个基本条件,降低了算法的复杂度。整个算法利用DT(Dalaunaytriangulation)网格这一数学工具把散乱的点结合起来进行处理,使算法在实现方面更加简单化。本文算法首先对立体图像对中的左图像进行DT网格剖分,把各三角形的顶点作为“特征点”在右图像中寻找它们的匹配点。然后利用匹配点唯一性条件提取出其中一些顶点进行遮挡检测。实验结果表明,本文算法对“特征点”的视差估计比较准确,也能较为准确地检测出其中的遮挡点。借助DT网格在图像编码方面的优势,本文算法可以方便地用于立体图像编码。

结合区域仿射变换的MSLD描述子与直线段匹配

针对直线匹配过程中直线描述子的稳定性问题,提出一种结合区域仿射变换的MSLD直线描述子用于直线段匹配。匹配在同名三角网和核线约束基础上,首先对左影像上目标直线建立直线平行支撑域;再根据目标直线段两端点及其平行支撑域四角点的核线确定候选直线对应区域及其平行支撑域;然后根据目标直线支撑域长度和宽度对目标直线和候选直线平行支撑域分别进行仿射变换,建立目标直线和候选直线的MSLD特征描述子;最后结合欧式距离和最邻近比值(NNDR)确定最终同名直线。选取具有不同类型纹理特征的近景影像进行实验,结果表明,本文方法能获得可靠的直线匹配结果。

结合几何约束和梯度描述子的直线段匹配

针对无约束条件下直线匹配的可靠性问题,提出了一种结合几何约束和梯度描述子的直线段匹配算法。该算法在已有同名点和直线提取结果的基础上,首先结合同名三角网和核线约束确定候选直线;其次以目标直线为基础,利用其端点核线确定候选直线与目标直线对应的重叠段区域;再次分别以目标直线和候选直线对应的重叠段为基础,构建直线平行支撑域,对目标直线和候选直线构建高斯卷积梯度幅值的均值-标准差描述子;最后结合欧氏距离和最邻近比值(NNDR)确定最终同名直线。选取具有不同类型的影像对进行匹配试验,结果表明,本文方法能获得可靠的直线匹配结果。

基于几何约束与局部描述的航空影像直线匹配

针对航空影像场景复杂,干扰直线匹配的不确定因素较多的问题,本文提出了基于几何编组与局部均值标准差直线描述符(MSLD)的直线匹配算法。首先,利用直线检测器(LSD)获得影像的直线特征信息,将直线与直线间的几何特征作为约束条件进行编组,获得两幅航空影像的直线对;其次,运用核线约束确定候选直线对,并依次构建参考与候选直线对的支持区域,利用仿射不变性统一支持区域的大小,借助MSLD进行直线对外观的局部描述;然后,结合欧氏距离与最邻近比值计算航空影像中直线描述符间的相似性,进而确定匹配结果;最后,结合共线约束完成对匹配结果的检核,获取精确的同名直线。试验选择不同场景类型变换下的航空影像数据,结果证明了本文算法可以较好地应对航空影像直线匹配效果不佳的现象。

机场监视目标图像匹配研究

双目立体视觉测量技术用于机场场面的目标监视,关键是对具有相同特性的目标进行正确的像素点匹配。提出用SIFT算法获得目标的粗匹配点并用极线约束方程剔除目视误匹配点的方法,达到正确像素点匹配的目的。方法应用表明,在SIFT粗匹配的基础上利用设定临界阈值的极线约束方程能消除目视误匹配点。

顾及拓扑关系的立体影像直线特征可靠匹配算法

针对单直线匹配过程中缺乏考虑邻近直线特征之间关系,纹理断裂处单一直线描述符的弱可靠性,提出了一种顾及拓扑关系的立体影像直线特征可靠匹配算法。该算法首先根据直线间距离、角度等基本拓扑关系对参考影像、搜索影像上提取的直线进行编组;然后将编组得到的直线组作为匹配基元,充分利用直线特征组内的拓扑关系,依次采用核线约束、单应矩阵约束、象限约束、不规则三角形区域灰度相关约束对其进行匹配;最后将同名直线组分裂为两对同名单直线、并对分裂后的结果进行整合、拟合、检核等后处理,得到"一对一"的同名直线。选取典型纹理特征的航空影像和近景影像进行参数分析及直线匹配试验,结果表明,本文算法能获取可靠的直线匹配结果。

一种利用点基元灰度的快速精确图像匹配算法

为了能够让基于双目视觉的机械手获取轮胎测温孔精确的三维坐标,并且满足机械手测温实时性要求,目前常用的算法是采用基于外极线约束的区域匹配来确定两个对应点间的匹配。但该算法要求将目标点沿极线上每一点都进行区域灰度相关计算,计算量大且匹配准确率不高。针对此问题,基于两对应点之间灰度值相近的原则,提出一种将目标点与外极线上各像素点先进行点之间灰度比较,然后只对与目标点灰度值相近的像素点进行区域灰度相关计算的改进算法。该算法将外极线上与目标点灰度相差较大的点先排除,以减少区域相关匹配计算点的数量和降低误匹配率。

直线对几何特征约束的近景影像特征匹配

针对直线匹配过程中线特征提取不完整以及缺乏考虑邻近直线相关性,提出一种直线对几何特征约束的近景影像特征匹配方法:首先,利用直线检测算法(line segment detector,LSD)对参考影像和搜索影像进行直线提取,并对提取的直线进行特征编组获得特征直线对;然后,将特征直线对作为匹配基元,依次运用双重核线约束、仿射变换约束、最优相似性原则确定同名直线对;最后,根据同名直线对中2条直线端点与其邻域内同名点的距离关系拆分同名直线对,利用仿射变换约束整合拆分过程中对应不一致的单直线,得到最终匹配的同名单直线。为了验证该算法的有效性与可靠性,选取4组人工建筑物特征变换近景影像进行实验,验证了该算法在直线匹配过程中具有一定的稳健性和普适性。