联合SIFT-GPU和整体平差法的隧道影像拼接研究

针对当前隧道影像拼接过程中效率低、累积误差大的问题,研究提出一种联合SIFT-GPU(scale-invariant feature transformgraphics processing unit)协同处理算法和整体平差法的隧道影像拼接技术。首先,基于车载移动测量技术获取隧道内部的影像和点云数据,利用点云数据和共线方程对原始影像进行纠正处理,并先后使用MASK匀光算法和Wallis滤波匀光法对影像进行匀光匀色;然后,融合SIFT匹配算法和GPU-CPU(central processing unit)协同处理技术加速提取所有待拼接影像特征点,使用RANSAC(random sample consensus)算法剔除误配点;最后,使用平移旋转缩放变换模型对400张影像进行拼接,采用整体平差算法对拼接结果进行误差补偿,利用GDAL(geospatial data abstraction library)分块处理技术输出拼接成果。研究结果表明:1)相较于原始的SIFT匹配算法,研究使用的SIFT-GPU协同处理算法使影像匹配效率提高了3~25倍;2)整体平差算法较好地解决了随着待拼接影像的增加而引起的误差累积问题,相较于传统算法,误差降低至原来的1/3。

基于拉普拉斯金字塔融合的岩心图像拼接算法

针对岩心图像拼接效率低以及易出现鬼影现象的问题,提出了一种基于最佳缝合线的拉普拉斯金字塔融合的岩心图像拼接方法.首先将待拼接的两幅岩心图像进行灰度变换,根据ORB算法计算并描述特征点;其次使用改进的random sample consensus(RANSAC)算法对特征点进行提纯,完成特征点匹配;根据匹配的特征点计算图像间的配准关系,最后根据最佳缝合线实现岩心图像的拉普拉斯金字塔融合,完成拼接.实验结果表明,改进的RANSAC算法能在保证正确率的同时提升速度,而且本文提出的图像融合方法避免了鬼影的产生,在融合区域的PSNR、SSIM和DoEM客观评价指标上与另外两种图像融合算法相比都有所提升.

随机梯度下降的交互式VR影像拼接均匀性校正

研究基于随机梯度下降的交互式VR影像拼接均匀性校正方法,通过将重叠率转换成用于拼接图像的关联参数获取影像重叠区域;将上述区域进行投影,利用亮度像素调整镜头畸变和影像像素点幅值,完成影像拼接均匀性调整;通过随机梯度下降算法不断进行优化校正,获取拼接均匀性最佳的交互式VR影像。实验表明:该方法校正后的交互式VR影像质量较好,拼缝处更加平滑、均匀,拼接后图像均匀性总误差较小;结构相似度评分和边缘差分谱评分较高。

一种基于图像分解的乱针绣模拟生成方法

常州乱针绣是一种具有地方文化特色的绣艺品种,亟待使用先进技术进行保护和传承。论文提出了一种基于图像分解的乱针绣艺术效果模拟生成方法:将图像分解成不同的对象区域、矢量场和图像细节信息后,通过一种多层绘制技术模拟乱针绣的多层叠加效果,同时,建立模拟乱针绣针法的针法库,为使绘制结果更具真实感,模拟单根绣线方法也一并提出。实验结果表明,该方法能有效再现乱针绣艺术效果,为乱针绣数字化传承技术研究奠定了基础。

刺绣CAD中一种随机针码的生成算法研究

针对刺绣CAD中的一种随机针码提出了一种新的生成算法。和已有的算法相比,该算法生成的针码间距均匀,针码之间交叉较少,刺绣图案再现了原始图像的特征,达到了较好的刺绣效果。

基于改进的FAST-SURF快速图像拼接算法

针对SURF(speeded-up robust features)算法计算量大、图像拼接效率低的不足,以FAST(features from accelerated segment test)角点取代SURF斑点在图像重合区域提取特征点,使用SURF描述子进行特征点描述,通过描述子降维、自适应最近邻与次近邻比值法、几何约束法剔除错误匹配点,提高匹配的准确性。匹配完成后,通过减少样本集的个数和舍弃不合理参数模型来改进RANSAC(random sample consensus)方法,获取单应性矩阵,最后进行图像变换、融合和拼接。实验结果显示,该图像拼接算法与传统的SURF算法相比,图像拼接总时间减少了12%,拼接效率得到了显著提高。

乱针绣风格写意机绣产品的研发

为改变机绣产品因工艺限制而单调生硬的现状,受乱针绣启发,借鉴点彩派绘画原理,开发了一种可表现写意效果的机绣工艺。通过基点针设计,探究基点针大小、针迹间距及数量对图案塑造的协同作用,经分层分色、灰度处理、针迹排布、组合叠加和色纱绣制进行分层组合,使机绣产品实现具有乱针绣风格的写意效果。研究表明:基点针边长与针迹间距比值以2∶1为界,比值越低图案轮廓越清晰,比值越高越适合表现不同轮廓之间的虚化过渡;单位面积内基点针越小,数量越多,图案明度越低;当基点针大小和数量一定时,针迹间距由小到大,可控制图案由深至浅的自然渐变;60组打样针迹灰度值初步建立了写意机绣针法参数库,可实现各层灰度等级与基点针参数的有效对应,使分层组合设计赋予图案层次感与立体感。

基于ASIFT的无缝图像拼接方法

传统图像拼接方法对尺度、视差和光照变化较大的图像配准效果不佳。为此,提出一种基于仿射-尺度不变特征转换(ASIFT)算法的无缝图像拼接方法。采用能够抵抗强仿射情况的ASIFT算法检测特征点,并对特征点进行提取与匹配。利用随机抽样一致算法反复迭代,找到精确的变换矩阵初始值,根据变换矩阵进行2幅图像之间的统一坐标变换,使用加权平滑算法完成图像的无缝拼接。实验结果表明,与基于SIFT特征的拼接方法相比,该方法的图像拼接效果较好。

一种基于特征点的稳健无缝图像拼接算法

针对传统的基于区域图像拼接方法中,计算量大、鲁棒性差以及不能很好地解决拼接后的接缝等问题,提出了一种稳健的基于特征点的无缝图像拼接算法。在SIFT(scale invariant feature transform)提取图像特征点并匹配的基础上,通过优化的随机采样一致性(random sample consensus)算法过滤匹配点,去除误匹配点,并用过滤后的匹配点求解两对应图像间单应性矩阵初值;然后利用L-M算法优化单应性矩阵对图像序列进行拼接;最后通过改进线性加权函数法进行图像融合,很好地解决了接缝问题,实现了图像拼接处的平滑过渡。实验表明,该方法对存在旋转、尺度缩放、视角以及光照变化的图像都具有良好的拼接效果,拼接精度可以达到亚像素级。

四层任意换层织物组织设计

探讨四层任意换层织物组织的设计方法。通过对四层织物结构特点的分析,认为四层任意换层织物组织以简单为宜,每个基础组织经纱的平均浮长尽可能接近,一般不设置接结点。设计时先由单层组织并为双层组织,再将两个双层组织都视作单层组织,合并为四层组织。指出:绘图前应该清楚地标明组织图里每一纵、横行所代表的纱线颜色,根据色经色纬的排列绘出组织图,从而确保所绘制的四层任意换层织物的组织图组织点及色纱排列的正确性。

基于ORB与RANSAC融合改进的图像配准

针对旋转不变性二进制描述算法(Oriented Fast and Rotated Brief,ORB)的尺度旋转性配准误差大,配准率较低及随机采样一致性(Random Sample Consensus,RANSAC)算法随机性强且不稳定的问题,提出一种ORB与RANSAC结合的快速特征匹配算法。首先,对特征点提取方式进行优化选择,消除特征边缘影响。之后构建简化的金字塔式尺度空间模型,改进分层图像的尺度空间结构,减少生成图像层数和数目;然后采用梯度方向改进传统ORB算法中的主方向提取模式,提高特征角点主方向的准确性。最后,通过构建分块随机取样检测的方式改进RANSAC算法,提高RANSAC算法的稳定性和图像配准的准确性。实验结果表明改进后的ORB和RANSAC融合算法在尺度和旋转配准方面性能有很大提高,并且配准的精度较传统ORB算法高,尺度配准精度提高55.41%,旋转配准精度提高26.66%。满足复杂图像快速精确配准拼接的精度和实时性要求。

SURF和RANSAC在图像拼接中的应用

图像特征检测在计算机视觉带动下得到了快速发展。SURF特征描述能够非常稳定快速地对图像特征进行检测和描述。RANSAC能够在inliers大于50%的条件下很好地估计出模型参数,在特征点匹配上起到了关键作用。本文利用SURF特征描述子对图像特征点进行检测和描述,然后运用交叉匹配的策略有效地消除一些错误匹配点对,然后运用RANSAC算法进行模型估计,最后使用线性加权的方式对图像进行融合。该方法利用了SURF快速检测和稳定性的特点和RANSAC算法时间复杂度小的特点进行特征点快速准确匹配,最终能够实现快速的图像拼接。

一种仿人足球机器人视觉系统环境特征获取与识别方法

环境感知是仿人机器人系统进行决策的前提和基础。提出一种通过图像拼接技术获得完整的环境信息以供决策的方法。首先通过对同一机器人所获得的不同角度的图像进行特征提取,提取SIFT特征点,然后对提取特征点的待匹配图像通过K-D树方法进行初匹配,再通过RANSAC方法剔除错误匹配点,进而利用双线性插值法进行图像融合。最后对融合后的图像利用Canny算法提取边缘线,获得环境特征。实验表明这种方法是有效的。

一种改进的基于SURF特征匹配的图像拼接算法

针对快速鲁棒特征(SURF)算法的拼接结果图像,会出现明显的拼接线与过渡带的问题,提出一种改进的基于SURF特征匹配的图像拼接算法。在剔除误配点时,采用改进的随机抽样一致(RANSAC)算法调整采样概率,以更少的时间获取正确模型,提高算法效率。在图像融合时,先对输入图像进行亮度均衡预处理,然后再使用加权平滑算法进行融合,从而消除结果图的拼接线和过渡带,提高图像拼接质量。实验表明,改进算法能保持SURF算法的优良特性,进一步提高SURF算法匹配效率,并能有效消除拼接线和过渡带,使图像拼接质量得到显著提高。

一种提高子孔径拼接测量精度的误差修正方法

干涉拼接测量技术主要用于大口径光学器件的测量,由于其能够测量出被测表面的细节,也开始应用于非球面的测量.拼接测量面临的主要问题是拼接测量过程中的误差累积,如何消除拼接误差,尤其对非球面拼接测量的误差修正,是干涉拼接测量的技术关键.本文就拼接误差修正中难以解决的随机误差与高阶波像差问题进行了研究,在研究拼接测量中所引入的误差的基础上,建立了拼接测量的误差修正模型,并提出误差随机修正的方法,实现随机误差和高阶波像差修正.根据所建立的模型和误差修正方法,进行实验验证,实验结果表明,利用误差随机修正技术能够修正随机误差和高阶波像差,其拼接测量结果比传统的修正调整误差方法更接近于全孔径测量结果.

氧化锌晶须应力传递机理的数值模拟研究

基于剪滞法分析了四针状氧化锌晶须的应力传递机理,采用细观有限元模型对四针状氧化锌晶须/树脂基的特殊的应力传递机理和应力分布规律进行了计算和分析,结果显示由于氧化锌晶须的特殊结构,晶须针脚协同应力,能够更好地承担外部载荷,可增强复合材料的强度,使复合材料不易破坏失效.在此基础上,提出了对多随机变量的复杂形状的增强体的研究方法,开发了随机分布多变量晶须/树脂基复合材料生成程序,并结合有限元方法,对生成的晶须进行对比计算,得到了对晶须排列方式、长径比和载荷夹角等因素对复合材料的影响规律.

一种基于几何约束的RANSAC改进算法

图像拼接技术中消除特征点误匹配是一项重要环节,针对传统的消除误匹配的RANSAC算法迭代次数多,计算复杂度较大且不能完全消除误匹配等缺点,提出了一种基于几何约束的RANSAC改进算法。该算法将几何约束法应用到RANSAC算法中,对图像特征匹配点进行聚类分组,根据每条匹配点对连接线的斜率应该相等、长度也应该相等这两个几何关系建立预判断模型,对匹配点对集合进行预提纯。实验证明,该算法相较于传统的RANSAC算法,误匹配基本消除,迭代次数减少,计算效率提高,从而提高了图像匹配算法的效率。

序列显微病理切片图像的自动拼接

针对存在模糊和较大旋转角度的病理切片序列图像,提出了一种具有尺度不变性的图像拼接方法。首先利用高斯图像金字塔提取图像的特征点,使用特征点主方向上描述符的相关性建立特征点匹配关系,最后采用随机抽样一致性算法计算匹配点对之间的变换模型参数。实验表明本文算法具有很强的灵敏性和适应性。

一种新的无人机航拍图像快速拼接算法

针对无人机航拍图像拼接算法存在拼接速度慢、拼接结果不精准等问题,提出了一种新的无人机航拍图像快速拼接算法。采用A-KAZE算法构建非线性尺度空间并寻找局部极值点,利用改进的二进制特征描述子FREAK进行采样,采用主成分分析法对特征描述子进行精简降维。对最近邻比率策略设定搜索阈值,提高特征点配准效率,再利用随机样本一致性算法对特征点进一步提纯,使用加权平均融合算法对待拼接图像进行融合。实验结果表明,所提算法的特征点提取速度和特征点匹配速度较快,同时提高了特征点匹配正确率及拼接精度,拼接后的图像没有明显的拼接缝,整体颜色亮度保持一致,能够有效提高拼接图像速度和质量。

A controllable stitch layout strategy for random needle embroidery

Random needle embroidery(RNE) is a graceful art enrolled in the world intangible cultural heritage. In this paper, we study the stitch layout problem and propose a controllable stitch layout strategy for RNE. Using our method, a user can easily change the layout styles by adjusting several high-level layout parameters. This approach has three main features: firstly, a stitch layout rule containing low-level stitch attributes and high-level layout parameters is designed; secondly, a stitch neighborhood graph is built for each region to model the spatial relationship among stitches; thirdly, different stitch attributes(orientations, lengths, and colors) are controlled using different reaction-diffusion processes based on a stitch neighborhood graph. Moreover, our method supports the user in changing the stitch orientation layout by drawing guide curves interactively. The experimental results show its capability for reflecting various stitch layout styles and flexibility for user interaction.