结合加速鲁棒特征点与边缘检测的双相机标定物体尺寸测量

为了准确、低成本、简便地测量工业产品的尺寸参数,提出双相机标定的物体尺寸测量方法;利用低分辨率相机简化检测过程中的计算量,缩短检测时长;新增辅助相机实时更新测量距离,解决目标相对相机位置发生变化的情况;应用环形照明模块持续补光,确保工件边缘的稳定性,解决检测精度受限于光照环境影响的问题,并基于目标检测的加速鲁棒特征点与边缘检测相结合,同时利用亚像素插值法,最大限度地减小目标测量的误差。结果表明,所提出的测量方法可将测量误差减至0.7%,与现有测量方法相比,具有测量精度高、处理时间短、抗噪声能力强等优点。

基于改进的加速鲁棒特征的目标识别

为了提高加速鲁棒特征(SURF)算法的实时性和准确性,本文提出了一种结合AGAST角点检测和改进的SURF特征描绘算法。首先利用AGAST角点检测模板检测特征点,再使用增加对角信息的哈尔小波响应来生成特征点的描述子,之后利用特征袋对产生的描述子进行编码并生成新的特征向量,最后利用支持向量机(SVM)对特征向量进行分类,完成识别。本文以SIFT和SURF算法为对照,分别进行不同视角、光照和尺度的识别实验。实验结果表明,本文算法的平均识别率为98.0%、96.9%、97.1%,平均时间分别为66.1 ms、79.3 ms、41.0 ms,在识别率上较优于SURF算法,所耗时间约是SURF算法的1/3。

基于改进的加速鲁棒特征算法的工件定位方法

为了解决传统的图像处理算法识别现场获得的工件图像速度慢且匹配效果较差等问题,通过对工件图像的识别方法进行研究,提出了一种改进的加速鲁棒特征(SURF)算法可以实现工件准确、实时的定位。该算法基于加速分割测试特征检测器(FAST)对SURF算法的特征提取方式进行改进,首先利用FAST提取特征点,然后通过SURF算法生成特征点描述子,使用主成分分析算法(PCA)对描述子进行降维。随后以欧式距离作为相似性度量进行粗匹配,再采用随机抽样一致算法(RANSAC)剔除误匹配点。最后结合双目视觉技术得到工件空间位置坐标。实验结果表明:本文提出的算法在运行时间上相比传统SURF算法减少80%,同时提高了匹配的精度。达到了准确、实时的工件定位目的。

基于OpenCL的加速鲁棒特征算法并行实现

加速鲁棒特征算法(speed up robust features,SURF)的时间复杂度大,传统串行计算的方法,实时性难以保证.针对上述问题,提出一种基于OpenCL架构的SURF并行实现方法.首先对算法中的积分图的计算、Hessian响应图、特征点主方向、特征点描述等步骤实施数据并行和任务并行处理,并给出详细的算法流程.接着从OpenCL架构的数据传输、内存访问以及负载均衡等方面优化算法性能.实验结果表明,该算法对不同分辨率的图片均实现了10倍以上的加速比,一些高分辨率的图片甚至可以达到39.5倍,并且算法适用于多种通用计算平台.

基于加速鲁棒特征的广角图像自动拼接校正算法

广角图像在全景图拼接中优势明显,然而,由于广角图像存在严重的透视畸变,往往导致拼接的效果不理想,甚至导致拼接失败。针对广角图像拼接中的透视畸变问题,提出一种广角图像自动拼接、校正算法。先计算出待拼接广角图像的特征点匹配对,求出图像拼接矩阵,对广角图像进行拼接;然后,根据图像采集时的镜头旋转角度计算出图像校正矩阵,对拼接后的全景图进行透视畸变校正。实验结果表明,基于该算法得到的全景图能够有效地消除透视畸变,达到较好的拼接效果。

一种旋转和光照不变的加速鲁棒特征算法

针对加速鲁棒特征(SURF)算法对光照变化敏感、主方向误差影响匹配性能的问题,提出了一种改进的SURF算法。首先分析了特征邻域划分方式在旋转变换下对描述符匹配性能的影响,然后提出了采用圆形特征邻域构建描述符的方法,以消除主方向计算误差带来的影响。此外,利用自适应Gamma校正来克服光照变化带来的影响。在特征邻域内计算灰度均值,并将此与灰度级的一半的比值作为Gamma值,对特征邻域作Gamma校正,然后计算特征描述符。最后进行了匹配实验,与SURF算法进行了比较。实验结果表明,改进的算法具有光照不变性和旋转不变性,与SURF算法相比,在AMC580影像上正确匹配数增加了77.4%,匹配准确率提高了11.6%。

基于改进加速鲁棒特征的井下视频拼接算法

针对加速鲁棒特征算法用于井下视频拼接时实时性不高的问题,通过降低特征点维度和仅在感兴趣区域提取特征点来改进加速鲁棒特征算法,在此基础上提出了一种井下视频拼接算法。首先,利用改进的加速鲁棒特征算法提取视频图像特征点;然后,动态追踪特征点数量,若非首帧图像特征点数量变化超过阈值,则重新进行特征点配准、提纯,以及投影变换矩阵计算及存储处理,否则采用前一帧图像所得的投影变换矩阵;最后,采用渐入渐出加权平均法进行图像融合处理,完成视频拼接。实验结果表明,基于改进加速鲁棒特征的井下视频拼接算法实时性高,拼接效果较好。

基于加速鲁棒特征的眼底图像配准改进方法

为保证眼底图像配准精度,同时降低时间损耗,提出一种改进的基于加速鲁棒特征的眼底图像配准方法。该方法在提取眼底图像加速鲁棒特征的基础上,利用BBF算法和特征的方向特性和空间一致性检测得到初始匹配特征序列,并给出层次估计与模型选择技术相结合的方法,以求解图像之间的变换参数。通过进一步配准修正获得更好的变换参数。实验结果表明,该方法获得的配准精度均方根误差值均小于1,并能够在满足精度要求的同时提高效率。

基于加速鲁棒特征和多示例学习的目标跟踪算法

针对照明变化、形状变化、外观变化和遮挡对目标跟踪的影响,提出一种基于加速鲁棒特征(SURF)和多示例学习(MIL)的目标跟踪算法。首先,提取目标及其周围图像的SURF特征;然后,将SURF描述子引入到MIL中作为正负包中的示例;其次,将提取到的所有SURF特征采用聚类算法实现聚类,建立视觉词汇表;再次,通过计算视觉字在多示例包的重要程度,建立"词-文档"矩阵,并且求出包的潜在语义特征通过潜在语义分析(LSA);最后,通过包的潜在语义特征训练支持向量机(SVM),使得MIL问题可以依照有监督学习问题进行解决,进而判断是否为感兴趣目标,最终实现视觉跟踪的目的。通过实验,明确了所提算法对于目标的尺度缩放以及短时局部遮挡的情况都有一定的鲁棒性。

基于加速鲁棒特征的含噪局部放电模式识别

由于变电站现场环境复杂多样,实测的局部放电(PD)数据存在大量的干扰信号。为提高含噪PD类型识别准确度,提出一种基于加速鲁棒特征(SURF)和改进支持向量机(BFOSVM)的PD模式识别方法。首先,将单源PD数据与噪声及干扰数据叠加形成染噪PD数据,并构造脉冲序列分布(PRPS)模式;然后,利用SURF算法自动提取PRPS灰度图像的特征点及特征描述符,结合词袋模型思想和K-means聚类方法生成不同PD类型的视觉单词频率特征;最后,将提取的特征量输入BFO-SVM分类器,并将该算法与基于灰度梯度共生矩阵(GLCM)的特征提取方法和传统SVM优化算法的识别效果进行对比。结果表明:该算法在高幅值白噪声背景及典型干扰环境中具有较高的识别准确率及较强的抗干扰能力。研究结果可为现场PD检测和识别提供参考。

基于加速鲁棒特征图像匹配的云导风计算方法

利用云导风技术结合高分辨率气象卫星遥感数据获取风矢量,在监测台风等极端气象灾害方面具有重要应用。本文提出了一种基于加速鲁棒特征(speeded up robust features,SURF)图像匹配的云导风计算方法,利用SURF算法结合随机抽样一致算法(random sample consensus,RANSAC),提取并匹配两景连续时序云图的特征点,计算风矢量,并结合当地大气温度廓线指定云高,经质量控制得到云导风矢量。运用该方法模拟了2018年台风“山竹”的云导风矢量,以美国威斯康星大学气象卫星研究合作所(CIMSS)的大气运动矢量资料进行验证,结果表明:(1)风速和风向的相关系数分别为0.78和0.79,均方根误差分别为4.75 m·s^(-1)和37.64°,平均绝对百分比误差分别为33.49%和22.55%,整体具有良好的模拟精度;(2)与CIMSS资料相比,基于特征点匹配的SURF云导风计算方法在反演密集云区的风矢量有明显优势,可有效提高云区内风矢量的数量,扩大风矢量的空间覆盖范围;(3)图像对比度增强处理对特征点的提取和风矢量的空间分布有重要影响,伽马变换因子γ=5时,能较好地平衡台风外围螺旋云带和中心附近云区的风矢量数量,反映台风风场的整体特征。该方法作为基于尺度不变特征变换的云导风计算方法的改进,可为利用卫星遥感影像数据进行云导风计算提供新的思路。

不同局部邻域划分加速鲁棒特征描述符的性能分析

研究了加速鲁棒特征(SURF)描述符的局部邻域划分方法,以降低该描述符的维数,提升基于SURF的图像匹配算法的匹配速度和鲁棒性。参考尺度不变特征变换(SIFT)描述符和SURF描述符已有的各种邻域划分方式,将SURF描述符的局部邻域分为栅格状(原SURF划分方式)、三角形和扇形进行分析。首先,分析了图像的尺度和旋转变化对这3种邻域划分方式描述符匹配性能的影响;然后,提出了构建三角形划分和扇形划分SURF描述符的方法;最后,进行了匹配实验,对8种不同划分方式的SURF描述符进行了比较。结果表明:扇形划分SURF描述符的性能要优于三角形划分和栅格划分SURF描述符,其中6扇区、8扇区、12扇区及三角形划分的SURF描述符的性能均比SURF描述符有一定程度的提升,描述符的维数与原SURF描述符(64维)相比分别低了40维、32维、16维和32维。

基于加速鲁棒特征的非特定目标跟踪算法研究

提出了将加速鲁棒特征SURF与混合匹配法相结合实现对非特定目标的跟踪,跟踪目标既可以是特定目标,亦可在跟踪过程中进行目标切换。首先提取目标图像和待匹配视频的SURF特征点并生成特征向量,然后采用欧氏距离和Hessian矩阵迹相结合确定特征点匹配对,实现目标的定位与跟踪。选用VS 2008平台进行仿真实验,结果表明,该算法既保持了跟踪目标的尺度不变性,又实现了跟踪过程的可控性。

结合加速鲁棒特征的遥感影像半全局立体匹配

针对遥感影像半全局立体匹配(SGM)对噪声敏感及在视差不连续和弱纹理区域产生条纹导致匹配率低的问题,提出一种结合加速鲁棒特征(SURF)的遥感影像SGM算法。首先,用SURF计算遥感影像的特征匹配点和特征点主方向,并用快速最近邻搜索算法剔除错误的匹配点;然后,用Census变换计算两幅遥感影像的匹配代价,用特征点主方向来调整SGM算法在不同聚合路径方向上的路径权重;最后,用改进的加权联合双边滤波(WJBF)方法进行视差精化,以去除视差图中的噪声和条纹。在WorldView、IKONOS、高景一号遥感影像数据集上进行实验,结果表明,所提算法无论在主观视觉还是客观评价指标上都优于对比算法,有效解决了弱纹理和视差不连续区域中的条纹和噪声,提高了立体匹配精度。

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Kinect的特定人员鲁棒识别与定位

为避免人机共处时相撞,提出了一种基于Kinect视觉的特定人员识别与定位方法.利用Kinect传感器深度图像中的用户索引位信息、同步的彩色图像与深度图像的对应关系,滤除彩色图像中的复杂背景,确定感兴趣目标区域.进而在彩色图像内,基于加速鲁棒特征算法(SURF)在连续帧间完成特征匹配,快速识别特定目标人员;在深度图像内,采用无迹卡尔曼滤波(UKF)实现了在摄像机坐标系内的人员定位.实验结果验证了算法的鲁棒性,表明算法能够适应光线变化、目标再入和部分遮挡等情况.

基于SURF的小波域自适应水印算法

数字水印技术作为信息隐藏的分支领域,是进行数字版权保护的有效手段。针对水印嵌入强度的不确定性问题,同时为增强水印抵抗旋转攻击的能力,提出一种基于加速鲁棒特征(SURF)的小波域自适应水印算法。首先,对原始载体图像进行两级离散小波变换(DWT),提取低频子带进行奇异值分解(SVD);然后对水印图像进行奇异值分解,利用加性嵌入规则将水印图像的奇异值矩阵叠加到原始载体图像的奇异值矩阵中,再经过逆变换即可得到含水印载体图像;利用加速鲁棒特征算法对经过旋转攻击的含水印载体图像进行旋转校正。对于嵌入强度不确定性,构建适应度函数,利用麻雀搜索算法(SSA)对其寻优进而达到水印嵌入强度自适应的目的。实验结果表明,含水印的载体图像有良好的不可感知性,峰值信噪比(PSNR)在40 dB以上。所提算法对于常见的水印攻击具有较强的鲁棒性,归一化相关系数(NC)大多都在0.98以上。

基于改进SURF特征点的图像匹配方法

针对SURF算法在图像匹配过程中存在运算时间长、匹配正确率低等问题,采用DAISY描述符与RANSAC算法优化加速鲁棒特征(SURF),提出一种基于改进SURF特征点的图像匹配方法。首先,利用DAISY描述符结构简单、复杂程度低、匹配精度较高等特点,在SURF算法特征点检测的基础上采用DAISY特征描述符替换SURF特征描述算子,并采用RANSAC算法删除误匹配点。实验表明,在图像模糊、角度旋转、光照变化、JPEG压缩比变化等多种复杂情况下,该算法相较于SURF算法具有更好的鲁棒性,能提高匹配对数,剔除误匹配点,减少算法运行时间,匹配正确率均高达95%以上。

基于SURF和快速近似最近邻搜索的图像匹配算法

针对高维特征向量存在的最近邻匹配正确率低的问题,提出了一种基于SURF和快速近似最近邻搜索的图像匹配算法。首先用Fast-Hessian检测子进行特征点检测,并生成SURF特征描述向量;然后通过快速近似最近邻搜索算法得到初匹配点对,再对得出的单向匹配结果进行双向匹配;最后采用鲁棒性较好的PROSAC算法进一步剔除误匹配点对。实验证明了该算法不仅提高了SURF算法匹配的正确率,还保证了算法的实时性。

基于SURF和动态ROI的实时视频拼接

为解决含有运动物体的视频拼接问题及解决不同景深下的目标拼接等此类问题,提出一种基于SURF和动态ROI方法的双目摄像机视频图像快速拼接方法。通过RANSAC方法与单应性矩阵平滑方法估计双目摄像头视频图像变换模型,融合成宽场景的视频图像。由于选取了动态ROI之后不进行重叠区域之外的SURF特征提取,提高了特征匹配的精准度,避免了ROI之外的误匹配特征点对,同时减少了程序的耗时。大量的实验结果表明,该系统能够自适应的对双目摄像头采集的图像进行视频拼接,获得清晰的宽场景视频。