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。

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。

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。

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。

以分数阶微分为基础的尺度不变特征变换图像匹配算法分析

进行数字图像处理主要是为了进一步提高图像质量以及其中特征等,以此有助于人或计算机进行识别与分析。在人类多元化需求不断提高的新形势下,进行图像处理在各个行业和学科都有涉猎,并且对精确度要求也非常高。图像特征提取在成功描述图像纹理、匹配图像、分割图像等领域都十分关键。分数阶微积分在信号处理中具有明显优势,其不仅可以有效增强图像,还可以保留图像的纹理细节。本文主要对以分数阶微分为基础的尺度不变特征变换图像匹配算法进行了深入探究,以期能够进一步提高图像质量。

基于改进尺度不变特征变换的手术室多视点图像拼接算法

目的为了提高手术室环境下拼接后全景图像的主观质量,本文提出一种基于改进尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)的手术室多视点图像拼接算法。方法基于SIFT特征点匹配算法,依据手术室采集设备为平行摄像机且获取的两视点高关注区域重叠较宽泛的特点,提出采用局部加权融合的拼接算法消除拼接重影,并在局部加权融合算法下,对参与图像空间变换的特征点在垂直方向增加约束,筛选出正确匹配特征点对以消除拼接折痕。结果此算法解决了手术室拼接图像中手术衣的袖子、手术剪和手套的重影及治疗巾位置拼缝不对齐的问题,即消除了术野高关注度下的拼接重影及误匹配带来的拼接折痕,保证了两幅图像拼缝后的平滑过渡。结论基于改进SIFT特征点匹配的算法获得了较好的主观手术画面的拼接质量。

一种基于SIFT算法的图像镜像变换识别方法

SIFT(scale invariant feature transform)算法提取的图像特征对图像自身的镜像变换匹配精度不够。针对此问题,对SIFT算法进行了改进,提出FI-SIFT(flip invariant SIFT)算法:利用纵坐标方向的梯度初步判断图像是否为镜像变换,若是则把特征向量映射为极坐标,对极坐标进行重组后,再逆变换到直角坐标系,更新特征向量;然后基于欧式距离匹配两幅图像中的关键点。实验结果表明,采用FI-SIFT算法提取的图像特征进行镜像变换匹配,匹配精度有了很大提高,由改进之前的0.6上升到0.9。

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。

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Shape Context和尺度不变特征变换的多模图像自动配准方法

提出了基于修正的尺度不变特征变换(SIFT)特征提取和Shape Context特征描述算子相结合的多模图像自动配准算法,该算法利用修正的SIFT算法提取多模图像中的特征点,然后采用Shape Context算子描述特征点,利用特征点周围区域边缘点的梯度方向形成特征向量。采用欧氏距离作为匹配标准对多模图像中特征点进行初始匹配,然后通过RANSAC算法消除误匹配的特征点对,并采用最小二乘法计算仿射变换参数,最后通过仿射变换和双线性插值实现图像配准。对红外图像和可见光图像的配准实验结果表明了本算法的有效性和稳定性。

结合尺度不变特征变换和Kalman滤波的Mean Shift视频运动目标跟踪

为解决目标跟踪中运动目标存在较大尺度变化、旋转、快速运动或遮挡时跟踪效果欠佳的问题,提出了一种将尺度不变特征变换(SIFT)特征匹配和Kalman滤波与Mean Shift结合的运动目标跟踪方法。首先,利用Kalman滤波估计目标运动状态,将其估计值作为Mean Shift跟踪的初始位置;然后,当候选目标模型和初始目标模型的相似性测度系数小于某一阈值时,启用SIFT特征匹配寻找目标可能位置,并在该位置处建立新的候选目标模型,同时进行相似性测度;最后,比较两者所得匹配系数,取其中较大者对应的位置作为目标的最终位置。实验结果表明,该算法的跟踪平均误差较单独将Kalman滤波或SIFT特征与Mean Shift结合的跟踪算法减小了约20%。

基于SIFT特征点提取的ICP配准算法

为解决传统迭代最近点(ICP)算法对点云配准的起始点对选择不佳而导致配准时间长、效率低的问题,提出一种基于尺度不变特征变换(SIFT)特征点提取的ICP点云配准算法(ST-ICP)。首先使用SIFT算法进行原始点云与目标点云的SIFT特征点提取,根据提取特征点完成快速点特征直方图(FPFH)特征运算,通过采样一致性初始配准算法(SAC-IA)搜索对应点对、求解变换矩阵,再进一步运用ICP算法进行点云精细配准。实验结果表明:与ICP算法相比较,ST-ICP算法的配准误差在迭代次数为5次时减小了1.019 cm,迭代次数为10次时减小了0.443 cm;在配准误差达到10^(-2) cm级别时,ST-ICP算法所用时间比传统ICP算法减少了12.829 s。ST-ICP算法优化了对应点对的选择,提升了配准精度和配准效率。

数字彩色图像拷贝-变换-移动篡改检测

针对拷贝-变换-移动篡改技术,提出基于尺度不变特征变换(SIFT)特征点的检测算法。该算法利用快速匹配方法得到互相匹配的SIFT特征点作为种子点,根据SIFT特征点的尺度和方向信息制定合适的生长策略逐步生长出被篡改区域。实验结果证明,该算法对常用的润色操作和JPEG压缩有较好的稳健性。

基于图像不变特征与三角剖分的水印算法

针对数字水印抗几何攻击问题,提出了一种基于尺度不变特征变换(SIFT)筛选特征点的算法,以增强提取特征点的鲁棒性。基于筛选的SIFT特征点,在载体图像中生成一凸多边形区域,利用动态规划算法最优三角剖分该区域,通过密钥K对剖分得到的三角弦等间隔采样,获得更小的三角形。水印信息嵌入在以每个小三角形的质心为圆心的圆周区域内。实验结果表明,该方法对RST攻击具有鲁棒性。

尺度不变特征变换的多表情人脸识别研究

为目前,人脸识别技术已广泛应用于移动支付、进站安检等领域,但传统的人脸识别技术对光照强度、拍摄角度等因素较为敏感,同时对于人脸的表情变化准确识别率较低。针对这些问题,论文引入尺度不变特征变换算法,并根据该算法的特点分析了人脸识别技术的原理,在此基础上对该算法进行优化处理以研究基于SIFT算法的多表情人脸识别技术,根据该技术可实现对同一人不同表情的识别,也可实现不同人相同表情的识别。经过在Jaffe表情库仿真测试,验证了多表情人脸识别技术对于表情识别准确率在95%以上,具有研发价值。

基于尺度不变特征转换的暂态稳定边界特征提取

临界暂态稳定的边界问题是评价电力系统暂态稳定性的核心问题之一,准确刻画临界暂态稳定的边界特征对电力系统暂态稳定评估具有重要意义。当前在暂态稳定评估时,常常由于无法对电网临界状态给出准确判断,使安全评估存在模糊区域。为此该文采用尺度不变特征转换(scale invariant featuretransform,SIFT)算法对临界暂态稳定展开边界特征的提取挖掘。首先基于暂态稳定单机模型及能量函数,直观刻画系统的临界暂态稳定状态;并在分析了"源-网"特征的相关性后,选取最能表征电网稳定状态且相互之间存在较为紧密联系的"源-网"状态量作为算法输入特征;接着利用SIFT算法,对"源-网"各状态量进行特征匹配,通过构造的匹配评估指标,对匹配结果进行精准量化;最后基于IEEE-39节点系统及河南电网仿真算例验证了所提算法的有效性。研究结果表明,该方法能有效识别电网临界暂态稳定状态,支撑电网实现暂态稳定的精细化评估。