基于Harris-Affine和SIFT特征匹配的图像自动配准

针对大失配多传感器图像,提出了一种基于SIFT(scale invariant keypoints)和Harris-Affine(H-A)互补不变特征匹配的自动配准算法.算法应用SIFT和H-A两种具有互补特性的局部不变特征,根据最近邻特征点距离与次近邻特征点距离之比确定初始匹配点对,然后利用马氏距离的仿射不变性删除误匹配特征点对,据此求取2幅源图像间的仿射变换参数.使用估计的变换矩阵把待配准图像上的所有点映射到参考图像,并对其进行重采样,实现图像的配准.实验结果表明:该算法能够快速高精度实现大失配图像的自动配准.

基于FPGA的SIFT特征点检测

为了在现场可编程门阵列（FPGA）中用硬件电路实现尺度不变特征转换（SIFT）特征点的实时检测，对原算法进行了改进，提出了一种基于面密度插值法和双重极值点约束的新方法。该方法显著提升了SIFT特征点的尺度不变性，同时有利于提高定点数的计算精度。在此基础上，设计了一种高效率的硬件计算方案，将所有的计算步骤都实现在了流水线结构中，并在FPGA上完成了开发工作。与现有研究成果相比，这种高效的方案非常节约硬件资源，大大降低了硬件成本，同时又大幅度提高了计算精度。系统能够在采集图像的同时完成特征点的检测。对于360×288大小的图像，其理论最高处理能力为303帧／秒；由于受到摄像头的图像采集速度限制，目前的实际处理速度是25帧／秒。

采用改进的尺度不变特征变换算法计算物体旋转角度

改进了传统的尺度不变特征变换(SIFT)算法,使其在进行图像匹配的同时,可以求取出物体的旋转角度。首先,利用SIFT特征对旋转保持不变的特性,按照原算法提取出旋转前后两幅图像的SIFT特征,分析特征点主方向的计算过程,记录每个特征点主方向的角度值进行特征匹配。然后,计算出每对匹配的SIFT特征点的主方向角度之差,得到特征点的旋转角度;采用迭代自组织聚类的方法分析得到的特征点旋转角度数据,依据类内方差和类内样本数目,选取正确的样本类。最后,选用该样本类的均值作为物体的最终旋转角度。实验结果表明,该方法在图像畸变不大时的误差在3°以内,即使在部分遮挡的情况下,也能较好地计算出旋转角度。在时间复杂度增加不大的情况下,使SIFT算法具有了计算旋转角度的功能,拓宽了应用方向。

基于局部特征过滤的快速火焰图像识别方法

传统的基于物理信号的火焰识别方法易被外部环境干扰,且现有火焰图像特征提取方法对于火焰和场景的区分度较低,从而导致火焰种类或场景改变时识别精度降低。针对这一问题,提出一种基于局部特征过滤和极限学习机的快速火焰识别方法,将颜色空间信息引入尺度不变特征变换(SIFT)算法。首先,将视频文件转化成帧图像,利用SIFT算法对所有图像提取特征描述符;其次,通过火焰在颜色空间上的信息特性进一步过滤局部噪声特征点,并借助关键点词袋(BOK)方法,将特征描述符转换成对应的特征向量;最后放入极限学习机进行训练,从而快速得到火焰识别模型。在火焰公开数据集及真实火灾场景图像进行的实验结果表明:所提方法对不同场景和火焰类型均具有较高的识别率和较快的检测速度,实验识别精度达97%以上;对于包含4 301张图片数据的测试集,模型识别时间仅需2.19 s;与基于信息熵、纹理特征、火焰蔓延率的支持向量机模型,基于SIFT、火焰颜色空间特性的支持向量机模型,基于SIFT的极限学习机模型三种方法相比,所提方法在测试集精度、模型构建时间上均占有优势。

基于快速视网膜关键点算法改进的图像匹配方法

传统的仿射尺度不变特征（ASIFT）算法通过模拟仿射变化图像实现完全仿射不变性，但是由于尺度不变特征（SIFT）算法本身的低效造成ASIFT的过程非常耗时，为了实现更为高效的图像匹配，引入快速视网膜关键点（FREAK）算法到ASIFT仿射模型中，并基于Lanczos-4插值进行改进。在匹配过程中基于HAMMING距离实现暴力匹配，并结合随机样本一致性（RANSAC）算法改进对匹配点对的提纯，得到了新的AFREAK算法。该算法既能实现完全仿射不变性，又能实现低耗时和低内存占用。实验结果表明，提出的AFREAK算法处理速度上快于ASIFT近2~3倍，并且可以得到与之相似的匹配效果。

基于分数阶微分的尺度不变特征变换图像匹配算法

利用分数阶微积分运算处理图像信息,有利于强化和提取图像的纹理细节,使图像得到增强,更有利于对图像特征的提取。为了提高图像匹配的正确性,用基于分数阶微积分图像处理方法,提出了改进的尺度不变特征变换(SIFT)匹配算法,将高斯滤波和分数阶微分滤波相结合,用分数阶微分对图像特征进行强化,检测出更加稳定的尺度空间极值点,然后筛选出更多和更准确的匹配特征点,最后进行图像匹配。实验表明,在SIFT中引入分数阶微积分的应用,能够得到更多的特征关键点,提高图像匹配的正确性。

基于LBP的图像区域复制篡改检测

研究尺度不变特征变换(SIFT)和旋转不变局部二值模式(LBP)相结合的特征匹配方法,提出一种基于LBP的图像区域复制粘贴篡改检测算法。利用SIFT关键点检测方法检测图像中的所有关键点,计算以关键点为中心的周围图像区域的LBP特征,并将其作为关键点的特征描述,采用特征向量的欧式距离进行关键点匹配。实验结果表明,该算法在抗旋转、亮度变化处理和效率方面均优于基于主成分分析的检测算法。

基于SIFT特征的多源遥感影像自动匹配方法

本文提出一种基于SIFT特征的不同源遥感影像自动匹配方法。首先利用Harris算子结合SIFT特征提取影像上均匀分布的特征点,建立高维SIFT特征描述符;然后以待匹配点与参考点间的欧氏距离为相似性测度,实施两种不同源遥感影像的特征匹配;最后将SIFT特征匹配结果作为初始值,采用将搜索范围扩大到尺度空间后的改进最小二乘影像匹配方法对SIFT特征匹配获得的同名像点进行精匹配。经对同一地区SPOT-5 HRG全色影像与航空摄影影像的匹配试验,取得了较好的结果。