采用改进尺度不变特征变换在多变背景下实现快速目标识别

提出一种改进的尺度不变特征变换(SIFT)算法,用于实现多变背景下的快速目标识别。首先,构建目标图像尺度空间,提取SIFT特征点并将其按大小分类,目标识别时只需比较同一类型的特征点。然后,由SIFT特征点子区域方向直方图计算得到4个新角度用于代表特征点的方向信息,并且在目标识别时根据角度信息限制特征点匹配范围,从而提高SIFT算法的运算速度。最后,计算目标图像和待识别图像之间的尺度因子,在尺度因子约束条件下进行目标特征点匹配,从而有效地保证正确匹配数量,提高目标识别的鲁棒性。实验结果表明:当目标在待识别图像中发生局部遮挡、旋转、尺度变化或者弱光照等情况下,改进的SIFT算法能够完成多变背景下快速目标识别任务,平均识别速度提升了40%。

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。

尺度不变特征变换法在SAR影像匹配中的应用

通过几组可代表合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)影像配准主要实际应用情景的实验,对尺度不变特征变换法(Scale invariant feature transformation,SIFT)在SAR图像配准中的应用能力进行了系统的评价.发现SIFT方法可以实现同轨获取的多时相斜距影像之间、斜距与地距影像之间、地距影像与经过地理编码的斜距影像之间的精确配准.为了利用SIFT实现整景遥感影像间的配准,提出了分块处理的方法.实验发现分块寻找特征点虽然可引起特征点总数的降低,但特征点的重复出现率仍大于76%,可满足大影像间配准的需要.同时也发现SIFT匹配过程过于耗时是阻碍其在遥感领域实际和用的技术瓶颈.本文指出了解决该瓶颈的技术方向,并对不变特征匹配法在遥感领域的应用进行了展望.

基于仿射尺度不变特征变换的掌纹识别

相比传统接触式采集方法,非接触采集是目前掌纹识别的趋势和主流,但其低约束性可能导致人手和图像传感器平面不平行,从而使掌纹产生仿射变形。传统的尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)对此识别效果不佳。针对这个问题,提出一种改进方案,即基于仿射尺度不变特征变换(affine scale invariant feature transform,ASIFT)的掌纹识别方法,建立了变形掌纹的仿射模型,模拟了相机光轴的经度角和纬度角,在仿射空间内提取图像特征。通过基于实际环境所建立的掌纹库———SUT图库验证算法性能,与SIFT算法及目前典型的掌纹识别方法进行对比。结果表明,ASIFT方法具备良好的抗掌纹仿射变形性能,等误率仅为0.6%,证明了该方法能够成功解决掌纹变形问题,鲁棒性和稳定性强,具备优越性。

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CUDA的尺度不变特征变换快速算法

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法耗时多限制其应用范围的缺点,提出一种基于统一计算设备架构(CUDA)的尺度不变特征变换快速算法,分析其并行特性,在图像处理单元(GPU)的线程和内存模型方面对算法进行优化。实验证明,相对于CPU,算法速度提升了30～50倍,对640×480图像的处理速度达到每秒24帧,满足实时应用的需求。

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。

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。

基于改进的尺度不变特征变换特征点匹配的电子稳像算法

针对传统尺度不变特征变换(SIFT)算法运算量大的问题,提出了一种改进的SIFT特征点匹配算法。首先介绍了SIFT特征向量的提取过程,并对算法进行了改进,在单尺度空间内提取目标的关键点,并形成34维特征向量,来代替传统SIFT算法生成的128维特征向量,使算法的实时性得到较大的提高,同时又保持了配准精度,最后将提出的改进SIFT特征应用于电子稳像中的全局运动估计中,并通过实验验证了算法的性能。

基于颜色矩的改进尺度不变特征变换的移动机器人定位算法

针对基于图像外观的移动机器人定位中图像特征提取与匹配实时性和准确性差的问题,提出基于颜色矩的改进尺度不变特征变换分级图像匹配算法。该算法先由颜色矩来排序图像序列,再由改进尺度不变特征变换特征与排序后图像序列精确匹配实现定位。其中,改进的尺度不变特征变换算法以基于采样的迭代搜索算法检测极值点,由Sobel算子计算特征点的梯度方向和幅值,提高尺度不变特征变换算法速度及匹配精度。实验结果表明：改进的尺度不变特征变换算法降低误匹配率约9.2%,特征提取与匹配耗时减少约25.8%;分级图像匹配算法减少尺度不变特征变换特征计算代价约70%,减少总体耗时约43.3%。

改进的抗全仿射尺度不变特征变换图像匹配算法

针对现有匹配算法难以解决图像发生仿射变换特别是发生大视角变换时的有效匹配问题,本文对匹配稳定性较好的尺度不变特征变换(SIFT)算法进行了深入研究和改进。借鉴其模拟和归一化相结合的思想对相机光轴的经度角和纬度角进行模拟并采用SIFT算法进行匹配。结果显示,提出的算法不仅保留了SIFT原有的对仿射变换的抵抗能力,而且对视角变换也有很好的鲁棒性,实现了完全的抗仿射变换。实验结果表明,与传统的SIFT算法相比,本文算法对仿射变换尤其是有大视角改变时有更好的适应性。

基于改进光流场和尺度不变特征变换的非刚性医学图像配准

该文对传统的变分光流模型进行了改进,结合尺度不变特征变换(SIFT)特征点提取提出一种新颖的非刚性医学图像配准算法。该算法模型使用亮度守恒与梯度守恒假设相结合的数据项,很好地解决了对医学图像中局部病灶异常、亮度不均匀等区域的处理问题;通过采用自适应的各向异性正则项,解决了传统光流模型中的过平滑所导致的图像严重模糊和重要细节丢失的问题;通过结合SIFT特征点提取,并采用多分辨率分层细化、内部不动点迭代以及由粗到细的变形技术求解策略,很好地解决了传统光流场模型无法对大形变医学图像以及细节进行配准的问题。实验证明:该文的模型和算法可以很好地实现对医学图像的非刚性配准。

改进仿射尺度不变特征变换算法的图像配准

为了更好地处理匹配效率、重复纹理匹配和仿射不变性匹配等问题,对完全仿射不变特征变换(ASIFT)算法进行两方面改进。匹配框架中特征提取的改进提高了ASIFT算法的匹配效率;利用优化随机采样算法(ORSA)结合以单应矩阵为几何线性约束模型的随机抽样一致性(RANSAC)改进匹配算法,提高了匹配精度和重复纹理结构的适应能力。实验结果表明,提出的改进算法能较好地匹配高度相似纹理,计算量小,计算速度快且精度高。

基于尺度不变特征变换的云导风计算方法

提出了基于尺度不变特征变换的云导风计算方法,通过计算图像的尺度不变特征点并进行特征点匹配得到云导风矢量结果。选取风云2号卫星拍摄的卫星云图作为实验基础数据,运用传统的最大相关系数法和基于尺度不变特征变换的匹配方法,对得到的两种计算结果进行对比分析。结果表明:基于尺度不变特征变换的匹配方法计算得到的有效风矢量较多,且分布有规律,能很好地应对不同情况的云团情况计算出合理的风矢量结果。

基于体素格尺度不变特征变换的快速点云配准方法

以三维激光雷达为主的多源融合同步定位与建图技术是无人系统室内外无缝定位的研究热点,点云配准是其中重要环节。为了提高点云配准效率,提出一种基于体素格尺度不变特征变换的快速点云配准方法。首先,基于点云体素格提取尺度不变特征变换的特征点,完成初始配准;然后利用随机抽样一致算法剔除边缘匹配点并优化初始变换参数;最后基于优化初始变换参数,采用K维树近邻搜索法,结合最近邻点迭代配准算法完成原始点云数据的快速精确配准。对开源数据集以及实际采集的6个典型场景数据的测试表明,该方法的平均配准时间较传统最近邻点迭代配准算法缩短了78%。实验结果表明了该方法的有效性。

基于OpenCL的尺度不变特征变换算法的并行设计与实现

针对尺度不变特征变换（SIFT）算法实时性差的问题,提出了利用开放式计算语言（Open CL）并行优化的SIFT算法。首先,通过对原算法各步骤进行组合拆分、重构特征点在内存中的数据索引等方式对原算法进行并行化重构,使得算法的中间计算结果能够完全在显存中完成交互;然后,采用复用全局内存对象、共享局部内存、优化内存读取等策略对原算法各步骤进行并行设计,提高数据读取效率,降低传输延时;最后,利用Open CL语言在图形处理单元（GPU）上实现了SIFT算法的细粒度并行加速,并在中央处理器（CPU）上完成了移植。与原SIFT算法配准效果相近时,并行化的算法在GPU和CPU平台上特征提取速度分别提升了10.51~19.33和2.34~4.74倍。实验结果表明,利用Open CL并行加速的SIFT算法能够有效提高图像配准的实时性,并能克服统一计算设备架构（CUDA）因移植困难而不能充分利用异构系统中多种计算核心的缺点。

基于典型相关分析方法的尺度不变特征变换误匹配剔除

针对尺度不变特征变换(SIFT)描述子仅利用特征点的局部邻域灰度信息而对图像内具有相似灰度分布的特征点易产生误匹配的问题,提出一种基于典型相关分析(CCA)的SIFT误匹配剔除方法。该方法首先利用SIFT算法进行匹配,得到初始匹配对;然后根据典型相关成分的线性关系拟合直线,利用点到直线的距离剔除大部分误匹配点对;对剩余的匹配点对,逐一分析其对典型相关成分的共线性的影响,剔除影响程度大的特征点对。实验结果表明,该方法能够在剔除误匹配的同时保留更多的正确匹配,提高了图像配准的精度。

融合全局-颜色信息的尺度不变特征变换

由于尺度不变特征变换(SIFT)算法只针对图像的局部特征进行描述且忽略了图像的彩色信息,当待匹配图像中存在大量形状相似区域时,误匹配率很高。本文对SIFT图像匹配法进行了改进,提出了SCARF(Shape-color Alliance Robust Feature)图像匹配算法。为解决SIFT常出现的误匹配现象,构造的SCARF算子利用SIFT检测子提取图像的特征点集,通过建立同心圆坐标系,在SIFT原有框架的基础上融入全局形状信息和颜色不变信息,并采用欧氏距离作为匹配代价函数进行描述子匹配。对包括SCARF算法和SIFT算法在内的5种不同匹配算法通过INRIA数据库进行了实验验证,实验结果表明:SCARF算法在图像模糊、局部特征相似、JEPG压缩和光照变化等复杂变换情况下,匹配准确率优于SIFT等其他算法,降低了误匹配的概率,明显提高了匹配的稳定性和鲁棒性。

基于尺度不变特征变换的Mean-Shift目标跟踪

均值漂移(Mean-Shift)目标跟踪算法由于具有快速模板匹配和无参数密度估计等特点,但也存在其固有的缺陷。为了提高该算法的鲁棒性,把目标分成多个区域,对每个区域利用Mean-Shift进行跟踪,迭代次数大于8的放弃迭代。然后利用尺度不变特征变换(SIFT)剔除那些匹配的关键点数目少的子区域。最后,利用匹配关键点数目多的区域得到目标的位置。实验结果表明该方法在目标受遮挡、尺度变化、旋转、环境场景等变化等具有很强的鲁棒性。

基于尺度不变特征变换的图像自动配准方法

运用尺度不变特征变换方法提取图像特征,采用基于圆域的特征主方向计算方法,强化了图像的特征旋转不变性能;利用k-d搜索树与简化的广义Hough变换相结合的方式进行图像特征匹配,提高了特征匹配的效率和精度。实验表明,该方法能够对不同分辨率、不同光照、不同拍摄角度的图像完成精确自动配准。