基于尺度不变特征变换的浮选泡沫图像动态特性提取方法

本文以矿物浮选过程为背景,针对浮选泡沫不断运动变化导致泡沫图像动态特性难以提取的问题,提出一种基于尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)浮选泡沫图像动态特性提取方法.首先,依据浮选泡沫独特的运动特性,提出运动匹配区间的概念,然后依据泡沫速度大小和方向对应分布范围改进SIFT算法匹配条件,在此基础上应用基于速率随机抽样一致(RANSAC)算法进一步剔除误匹配点,最后,根据匹配结果提出一种泡沫崩塌率提取方法.采用浮选现场实际泡沫图像进行验证,实验结果表明本文所提方法能够准确提取浮选泡沫速率、崩塌率等动态特性,有效剔除误匹配,同时降低了计算复杂度,提高了计算实时性.

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。

应用尺度不变特征变换的多源遥感影像特征点匹配

针对多源遥感影像之间灰度值非线性变化导致特征点匹配率大幅度下降的问题,提出了一种利用光谱信息的多源遥感影像特征点匹配算法。首先,以光谱信息对遥感影像波段进行线性拟合,使待匹配影像与参考影像之间的灰度值由非线性转变为线性或者近似线性变化。接着,在拟合的遥感影像上采用改进的尺度不变特征变换(SIFT)算法进行匹配。最后,采用随机抽样一致性算法剔除误匹配点对。与常用特征点检测算法(SIFT,梯度位置朝向直方图(GLOH),RS-SIFT)的对比实验结果表明,本文所用的ETM+影像全色与多光谱影像的特征点匹配率提高了4%左右,CBERS-02B和HJ-1B卫星多光谱影像的正确特征点匹配个数增加了8对。因此,在多源遥感影像特征点匹配中,本文所提算法优于其它检测算法,可以极大地改善匹配效果。

视觉单词优化仿射尺度不变特征变换的视频人脸识别

针对视频人脸识别中由于光照、表情、姿态等变化而影响识别性能的问题,提出一种基于视觉单词优化仿射尺度不变特征变换的视频人脸识别算法。首先从兴趣点提取仿射尺度不变特征变换的图像描述符,将其作为人脸图像表示法;然后,由高斯差分检测,使用视觉单词的索引取代这些描述符;最后,计算视觉单词之间的巴氏距离,并利用最大相似性原则完成识别。在两大通用视频人脸数据库Honda及Mo Bo上的实验验证了该算法的有效性。实验结果表明,相比其他几种较为先进的视频人脸识别算法,该算法明显提高了识别率,并且大大降低了计算复杂度,有望应用于实时视频人脸识别系统。

一种抗视角变换的改进SIFT景象匹配算法

针对光电成像制导过程中,电视导引头实时获取的前视图像与预存的目标区域基准图像之间存在较大视角差异时,SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法得到的正确匹配点对数较少导致匹配失败的情况,提出一种改进的SIFT景象匹配算法。该算法通过在高斯尺度空间中提取抗仿射变换区域,并进行区域归一化处理来获得抗视角变换特征点集的方法,使正确匹配点对明显增加。实验结果表明,该算法对视角变换具有很好的鲁棒性:在视角差高达50°至60°以上时得到的匹配准确率较SIFT算法提高近5倍,具备工程实用价值。

融合彩色和光照信息的尺度不变特征变换图像匹配算法

针对灰度图像色彩信息缺失导致尺度不变特征变换(SIFT)算法匹配能力差的问题,提出一种新的融合色彩和光照信息的SIFT图像匹配算法。新算法首先求出彩色图像各个像素的彩色补偿量和光照补偿量;在图像灰度化时增加彩色补偿量和光照补偿量来增强对比度,以减小颜色差异带来的匹配误差;采用SIFT算法对获得的灰度图进行图像匹配。对7组存在多种变化的图像对进行匹配测试,结果表明,新算法可以有效区分不同颜色但灰度相似的区域,增加了SIFT算法的匹配点数和准确率,提高了算法的匹配性能。

基于特征点和SAR-SIFT算法的林权测绘地形图像几何配准

目前常规的测绘地形图像几何配准主要通过对单应性矩阵进行求解,从而实现图像配准,由于对待配准图像的灰度化处理程度较低,导致配准精度较差。对此,本文研究基于特征点和合成孔径雷达(SAR)-尺度不变特征变换(SIFT)算法的林权测绘地形图像几何配准方法。首先对SAR图像成像机理进行分析,在此基础上采用滤波算法对图像进行处理,并采用加权平均法对红、绿、蓝三原色(RGB)通道分量进行灰度化处理。然后结合SAR-SIFT算法,构建多层次的尺度空间,并结合海森矩阵对像素梯度值进行计算,生成特征描述子。最后通过对特征描述子的相似度进行计算,结合匹配阈值,实现图像特征点的匹配。实验结果表明:采用基于特征点和SAR-SIFT算法的林权测绘地形图像几何配准方法对图像进行几何配准时,算法的均方根误差值较小,具备较为理想的几何配准精度。

基于大尺度双边SIFT的SAR图像同名点自动提取方法

针对SIFT应用于SAR图像同名点自动提取的问题,该文提出了一种新的基于各向异性尺度空间的同名点提取方法。该方法首先基于双边滤波器建立图像的各向异性尺度空间,在滤除斑点噪声的同时保留了图像细节;然后利用SIFT在大尺度上检测并描述特征,弱化了斑点噪声对匹配的影响;最后采用双向匹配策略建立同名点,提高了正确匹配的概率。该方法在保持同名点精度的同时增加了同名点的数量。通过不同时相、不同极化、不同波段以及不同视角下的SAR图像同名点提取实验,验证了该方法的优越性和适应性。

一种基于SIFT的仿射不变特征提取新方法

图像局部特征提取是图像理解及机器视觉领域一个非常关键的问题,其中SIFT特征因具有良好的显著性和鲁棒性而得到广泛应用。但是,SIFT采用DOG检测子,定位的特征区域为各向同尺度变化的圆形区域,故其只具有尺度不变性,并不具备仿射不变性。此外,SIFT采用128维特征向量表示,当在图像特征点较多情况下进行匹配实验时,存在存储空间大、匹配耗时多等缺点。针对这两个问题,本文提出一种新的仿射不变特征提取方法,即HA-DR-SIFT(Hessian Affine-DimensionalityReduction-SIFT)。首先,用Hessian-Affine检测子代替DOG检测子,使提取的椭圆图像区域满足仿射不变性需求;其次,用PCA或NLPCA方法对128维特征向量进行降维处理,提高后续运算效率。实验表明,新方法不仅具有良好的仿射不变性,而且在匹配时间和存储空间上优于SIFT算子。

基于多尺度SIFT特征的SAR目标检测

提出一种用于SAR图像目标检测的多尺度SIFT特征提取及降维方法。针对在单一尺度下无法完整描述SAR目标的问题,采用高斯尺度空间和多组种子点的方式实现多尺度SIFT特征描述,并对同一尺度和不同尺度间的描述冗余和结构冗余分别采取稀疏编码和特征统计的降维方式实现去冗余处理。在多尺度因子和尺度层数的选择上,通过定量计算选取最优描述参数,使得代表目标特征的向量既包括目标整体轮廓信息又包含图像细节描述。与传统双参数恒虚警率、单尺度SIFT特征、多尺度SIFT-PCA等方法进行对比测试,验证了该方法的有效性。

基于分水岭分割和尺度不变特征点的多目标全自主跟踪算法

该文针对多目标的鲁棒跟踪问题,设计了一种基于图像分水岭分割和尺度不变特征变换(SIFT)特征点的多目标全自主跟踪算法。为规避图像平坦区域,提出在原图上叠加规则坡度图的思想,并在浮点域进行一定尺度高斯模糊处理,将区域极小值点作为种子点完成分水岭分割,并将极值点作为目标特征点,通过前后帧分水岭映射生成特征点短时轨迹,自动检测运动目标。之后依据目标所处状态(是否发生遮挡)和分水岭分割图建立、更新目标SIFT特征池,结合分水岭映射、SIFT特征池匹配完成对目标的鲁棒跟踪。实验结果表明,该算法能有效完成视频中多目标的持续跟踪,并对目标遮挡有较好的鲁棒性。

光照变化环境下的SIFT改进算法

为了解决SIFT算法在光照不均环境下匹配效果差的问题,提出了一种融合差分同态滤波算法的SIFT匹配算法(MSHFHS+SIFT算法)。该方法对同态滤波算法进行扩展,推广到多尺度空间,以构建同态滤波金字塔,与SIFT进行融合,利用SIFT算法的特征点提取、描述子生成方法,根据distance-radio准则进行匹配。在各种光照变化环境下的实验证明,该算法较之传统的方法具有更好的鲁棒性。

融合HU不变矩和SIFT特征的商标检索

利用商标图像的形状特征,提出了一种融合图像全局特征和局部特征的商标检索算法。其中全局特征反应了图像的整体信息,这些信息可用来较快地建立候选图像库,而局部特征则可以更准确地与候选图像进行匹配。提取图像的HU不变矩进行初步检索,按相似度排序,在此结果集的基础上对候选图像通过提取SIFT特征进行精确匹配。实验结果表明,该方法既保持了SIFT特征的良好描述能力,又减少了精确匹配需要的计算次数,降低了复杂度。

一种基于FPGA的尺度不变特征转换算法

针对SIFT算法计算复杂、难以应用于实时测量系统的问题,提出一种基于FPGA的尺度不变特征转换算法,可使模块化的SIFT算法以并行数据流的形式执行;同时利用分时复用方法对各步结构进行优化,使算法的实现达到速度和资源的平衡。与现有的SIFT算法实现方案相比,大幅减少了运算时间和存储单元,提高了逻辑单元使用效率。算法在一片XILINX FPGA上实现,读入像素数据流,输出关键点的特征描述,使用多幅256×256的图像对其进行仿真验证,结果表明此算法结构在保证了图像处理效果的同时,有效地提升了SIFT算法的实时性。

基于尺度不变特征的目标识别方法

针对普通图像中的目标识别问题,在SIFT算法的基础上,利用特征点的主方向信息对SIFT算法进行改进,提出一种适应性强、识别准确率高的目标识别方法。实验结果表明,在SIFT特征匹配之前剔除主方向差异较大的特征点对,不仅减少了特征匹配的运算量,还提高了执行效率和识别准确率。

结合SIFT和Krawtchouk矩不变量的图像配准方法

提出了一种基于SIFT和Krawtchouk矩不变量的图像配准方法。通过SIFT关键点检测方法检测关键点;对每个关键点计算其邻域的Krawtchouk矩不变量,并将其构成描述关键点的特征向量;计算关键点特征向量之间的欧氏距离找出相匹配的关键点对。实验结果表明,该算法的配准性能与标准SIFT算法相当,而运算速度比标准SIFT算法有较大程度提高。

多聚焦图像离焦模糊区域的SIFT特征提取

常规的尺度不变特征变换(SIFT)图像特征提取方法难以提取多聚焦图像离焦模糊区域的特征,使得图像间存在局部、少量的公共特征,导致多聚焦图像配准精度差,严重影响后续图像融合和三维重建质量。在分析图像离焦模糊区域特征提取不确定性的基础上,提出了一种多聚焦图像离焦模糊区域的SIFT特征提取方法。首先提取多聚焦图像聚焦清晰区域的SIFT特征,再利用光流跟踪提取对应离焦模糊区域的SIFT特征,避免了在离焦模糊区域直接提取SIFT特征的不确定性。实验结果表明:提出的方法在离焦模糊区域具有良好的SIFT特征提取能力和提取精度,能实现多聚焦图像SIFT特征匹配数量显著增长,SIFT特征提取的误差为0.03~0.39 pixels,优于现有方法的0.21~1.71 pixels。降低了离焦模糊区域SIFT特征提取的不确定性,为多聚焦图像精确配准奠定了基础。

SIFT与SURF在指纹识别系统中的性能对比

要实现指纹识别技术,必须使用图像特征的提取技术,尺度不变特征变换(ScaleInvariantFeature Transform,SIFT)和加速稳健特征(Speeded Up Robust Features,SURF)是目前运用比较广泛的两种图像特征提取算法。为验证哪种算法在指纹识别领域更适用,文章使用同一手指指纹的多张照片为图库,分别使用两种方法进行同一图自我匹配、指纹角度、范围不同图片匹配及较为模糊的图片匹配等实验。通过实验得出:虽然SIFT算法比SURF算法耗时更长,但是使用SIFT算法的运算量小于SURF算法,因此两种算法花费的时间近乎相等;在指纹对比库的创建方面,SIFT算法要优于SURF算法;在指纹匹配识别过程中,无论是同一张图片自我匹配,还是指纹角度和范围不同的图片进行匹配、指纹不清晰的图片进行匹配,SIFT算法的成功匹配点比SURF算法的成功匹配点分布更均匀,且数量相近或更多。可见,在指纹识别系统中,使用SIFT算法比SURF算法更合适。

SIFT特征匹配技术在自动相对定向中的应用

提出了一种利用尺度不变特征变换(SIFT:Scale invariant Feature Transform)特征匹配技术应用于遥感影像自动相对定向的方法,SIFT特征是图像的局部特征,其对旋转、尺度缩放、亮度变化均保持不变,对视角变换、仿射变换、噪声均有一定程度的稳定性。文中给出了较为详细的理论分析和实验分析,结合小波变换建立影像金字塔采用分频道相关提高影像匹配的速度,利用最小二乘匹配方法提高了匹配的精度,取得了较好的实验结果。

基于机器人的变电站开关状态图像识别方法

结合500kV超高压智能变电站实际建设工程,基于尺度不变特征变换(SIFT)、霍夫(Hough)变换、k-NN(k nearest neighbor)等算法,提出并研发了一种变电站专用智能机器人。研发的机器人能自动识别断路器、各种形式隔离开关的位置状态。同时,基于IEC 61850标准对断路器、隔离开关位置状态信息进行标准建模,实现与变电站监控后台倒闸操作模块无缝通信连接,为户外敞开式智能变电站"一键式"顺序控制倒闸操作,以及超高压变电站无人值班和远程操作的实现创造了前提条件。还对恶劣天气条件下断路器、隔离开关失真图像的恢复做了初步研究与探索。通过国内某500kV智能变电站的实际工程验证了所提出方法的有效性和高效性。