基于统计滤波和稀疏度优化的印花配准算法

在数码印花技术上，传统全局印花图案配准方法在精度和效率上无法满足需求，局部印花图案配准方法存在配准误差较多导致匹配误差大的问题，还存在图像变形控制点过多导致算法效率低等问题.该文提出了一种新的局部印花图案配准方法.该方法基于统计滤波优化配准算法，减少FLANN匹配点中的误差点；并在分析图像变形中冗余控制点特性的基础上，提出一种基于稀疏度的冗余优化算法降低控制点数量.实验结果表明：该方法可有效滤除配准后的误差点，优化控制点集，总体提高配准精度和算法效率.     

导航系统在治疗股骨头坏死髓芯减压术中的开发与验证

针对治疗股骨头坏死髓芯减压术中要求手术切口小且只暴露出大转子部位的问题,设计了一种基于点和面特征相结合的方法.该方法将配准过程分为两步实现,即点对点配准和ICP配准,提高了配准精度.在基于VTK平台环境下,开发了手术导航软件,并使用一根股骨进行了模型实验.结果表明,目标配准误差为2.137 mm,能够满足手术对精度的要求.     

基于点集与互信息的肺部CT图像三维弹性配准算法

针对基于互信息的肺部CT图像三维弹性配准算法精度低、耗时多的问题,提出了一种基于混合配准框架的配准算法.该方法将点集与互信息相结合,先采用点集配准算法获得点集位移向量,再求出变换函数,最后以基于互信息的方法进行细化配准.采用4组三维肺部CT图像,以标志点距离误差来验证算法精度.试验结果表明,所提方法能够快速精确地完成三维肺部CT图像弹性配准;相对于仅基于互信息的配准算法,耗时平均减少70%,配准精度平均提高5%.该方法可以用于4D肺CT图像的快速配准.     

点云数据的自动配准算法研究

针对传统ICP(Iterative Closest Points)配准算法计算量大、收敛速度慢且要求待配准的两片点云数据重合程度较高的问题提出了一种改进方法:首先基于均匀采样法精简点云数据;其次采用Kd-Tree算法查找最近点并基于距离阈值剔除错误匹配点;接着优化目标误差函数,计算点到切平面的距离;最后采用多角度的全局配准方法将两片重合程度最小的点云较好地配准在一起.通过对比实验,验证了本文的改进型ICP算法在运行时间和配准精度上都对传统的ICP算法做出了较大改进,取得了较好的配准效果.     

定向井井眼轨迹预测新模型

本文提出用自适应自回归模型预测定向井、水平井井眼轨迹,模型具有所需参数少、预测速度快的特点,经9口实钻丛式井资料验证表明:该方法的精度高,井斜角的平均绝对误差小于0.1°,方位角的平均绝对误差小于0.5°.     

无序多视角点云的自主配准方法

为了提高自主多视角点云配准方法的效率和精度,提出一种基于特征匹配的无序多视角点云全局配准方法,通过计算和匹配点云的特征描述子快速实现双视角点云配准;设计了有效的判定准则用于判别双视角配准的结果是否可靠;利用所提出的模型扩展方法对可靠的双视角配准结果进行点云模型的扩展。通过交替地执行双视角配准、配准结果判别和模型扩展,该方法可实现无序多视角点云的全局配准。在斯坦福图形学实验室公开数据集上的实验结果表明,与效果较优的同类方法相比,该方法可使得配准效率平均提高近5倍,且配准误差显著下降,同时可提高多视角点云配准的性能。     

一种基于RANSAC的柱面图像配准算法

提出了一种基于RANSAC的柱面图像配准算法.首先采用NCC算法对检测出来的Harris角点进行粗匹配,然后采用两次改进的RANSAC算法删除误配,提高正确匹配角点的数量,最后对仿射变换模型参数进行Levenberg-Marquardt非线性优化以进一步降低图像的配准误差.实验结果表明:通过一次改进RANSAC去错配后角点有效匹配率达到约99.2%,通过二次改进RANSAC去错配后角点有效匹配率达到约99.6%,与现有算法相比,在同等条件下获得了更高的匹配有效率.     

基于自由曲面的点云配准算法

为了提高自由曲面工件的配准效率,提出了一种基于共面4点集的RANSAC初始配准算法和改进的迭代最近点(ICP)精确配准算法相结合的2步配准方法.首先,在基于RANSAC算法的机制上,通过点间距离和比例关系寻找2片点云的共面4点集,利用共面4点集这一不变量来约束RANSAC算法提取的样本,使点云经过初始配准后得到一个较好的初始位置;然后在基于原始ICP算法的基础上作出相应的改进,对点云初配结果进行优化,使得点云之间的配准误差达到最小,以实现点云的精确配准;最后,对2组简单工件的CAD曲面点云模型进行配准仿真.结果表明:该算法相对于传统ICP算法运行时间减少48%,精度提高56%,能够满足配准要求.     

基于改进FPFH-ICP的车载激光雷达点云配准方法

为了改善传统车载激光雷达点云配准方法准确度低、计算速度慢的问题，提出了一种基于快速点特征直方图（fast point feature histograms, FPFH）初始匹配与改进迭代最近点（iterative closestpoint,ICP）精确配准相结合的改进FPFH-ICP配准算法。配准前使用体素滤波器和statistical-outlier-removal滤波器进行预处理；采用FPFH提取点云特征，基于采样一致性（sample consensus initial alignment, SAC-IA）进行初始配准，为精确配准提供良好的位姿信息；建立K-D树并在传统ICP配准算法的基础上添加法向量阈值，对车载激光雷达点云数据进行精确配准；在4种不同场景的实验中，改进FPFH-ICP配准比ICP配准的均方根误差和配准用时分别平均减少了7.56%和41.22%，比点特征直方图（point feature histograms, PFH）配准的均方根误差和配准用时分别平均减少了30.28%和18.95%，表明改进的FPFH-ICP能够对车载激光雷达点云数据实现精确且高效的配准。     

地面三维激光扫描点云配准的最佳距离

分析点云配准的原理,在此基础上推导出点云配准误差传播模型.利用该模型解算了配准后的点位误差,将该误差作为衡量点云配准好坏的指标.为评估地面三维激光扫描测距的变化给点云配准误差造成的影响,设计了一套试验方案,在地面三维激光扫描仪测距精度内对不同距离进行了严格的试验.根据提取的靶心和点云配准误差传播模型,计算得出不同距离下的点云配准精度,从而分析得出点云配准精度的扫描最佳距离.结果表明点云误差传播模型正确,试验方法良好.     

基于统计形变模型的多模医学图像非刚性配准方法研究

多模医学图像间可能存在复杂的非刚性形变,矫正这类形变需要采用具有较高自由度的非线性变换模型.直接求解非线性变换的高维参数,不仅会增加配准时间,而且也影响配准精度.为此,本文提出一种基于统计形变模型的配准算法,该算法利用统计形变模型对大量多模图像间的非刚性形变进行统计学习,利用由此建立的模型大幅减少变换模型的参数,达到提高图像配准效率和精度的目的.大量的实验结果表明：与基于传统自由形变模型的配准算法相比,本文提出的基于统计形变模型的配准算法其效率可以提高52%,同时目标配准误差平均减少0.503 2个像素.     

改进模型估计与平差的多幅异源影像匹配方法

针对多幅异源影像匹配准确性不高的问题，提出了一种改进模型估计与平差的多幅异源影像匹配方法。首先利用基于快速自适应鲁棒性尺度不变的特征检测子与鲁棒性交叠的标准特征描述子，来增强特征匹配的鲁棒性；然后提出改进的随机抽样一致性算法，来提高模型估计的执行效率，同时保证鲁棒性；最后提出针对多幅异源影像匹配的平差方法，来优化异源匹配结果。实验结果表明，在异源影像存在较大差异的情况下，改进模型估计与平差的多幅异源影像匹配方法具有精度高的优势。      

增强现实系统的动态注册

增强现实是虚拟现实的一个重要分支,有着广泛的前景与应用价值,增强现实系统中最关键的技术是三维注册,为实现虚拟物体与真实物体间的完美结合,三维注册精度至关重要,由于系统延时造成虚拟物体在真实物体附近游移,严重地影响系统的整体注册精度,针对该问题采用扩展卡尔曼滤波方法跟踪标志点,估计头部运动方位,对增强现实系统进行动态注册,以减少系统延时,提高三维注册精度,该算法实时性强,能够较好地解决增强现实系统延时造成的注册误差。     

基于Harris特征点检测法的雷达图像与电子海图的数据融合

为解决雷达图像和电子海图显示与信息系统(ECDIS)单纯图像叠加中的问题,在分析基于图像特征的自动图像配准算法基础上,提出基于Harris特征点检测法的图像配准技术,同时对强度、色调和饱和度(HIS)颜色模型在图像融合中的应用进行了探讨,给出基于特征的小波变换融合方法.对图像融合效果的仿真结果表明,该方法获得的融合图像优于传统方法.     

空间点集配准算法研究

研究不同坐标系下空间点集的配准算法.所提出的算法分为粗配准和精配准两个阶段.粗配准是利用主成分分析方法对每个点集计算其3个主轴.然后通过空间变换将两个点集的主轴一一对应,使得两个点集大致对齐.精配准利用改进后的最近点迭代方法对两个点集进行局部优化,最终达到初始方向相差较大的两组点集在同一坐标系下的精确配准.模型实验验证了该方法的有效性和精度.实验结果表明,算法通过粗配准有效地将两组点集的主轴对齐,同时,精配准对粗配准的结果进一步优化,使得初始方向相差较大的点集间实现精确配准,提高了配准的精度.     

基于面特征和SIFT特征的LiDAR点云与航空影像配准

针对LiDAR数据与航空影像融合中的配准问题,提出一种将面特征与点特征相结合的配准方法,首先由LiDAR点云生成深度影像,对深度影像和航空影像提取面特征,在此基础上采用SIFT算子提取点特征,完成LiDAR点云与航空影像的配准。文中方法采取了由面特征到SIFT特征的配准策略,减少了面特征配准的数据量和SIFT算法的计算量。从ISPRS提供的数据集中选取了3组数据进行实验,实验结果表明该方法能有效减少SIFT算子的特征描述符的数量,减少寻找正确匹配点的时间,在保证配准精度的情况下提高配准的效率,适用于城市地区等包含大量面特征地区的LiDAR点云与航空影像配准。     

基于单位四元数的手术导航注册方法

针对目前的脑立体定向手术导航注册方法存在较大误差和可能出现奇异点等缺点,提出了一种基于四元数电磁定位的新注册方法.利用四元数的快速迭代特性和计算过程无奇异解的特性实现注册过程中的3个空间映射过程,根据单位四元数中的刚体姿态变换描述及奇次坐标理论求解从实时手术空间到计算机空间的最优转换矩阵.实验结果表明,文中所提算法得到...     

空地概率数据关联转换量测滤波算法

针对实际情况下机载预警雷达虚警多、易掉点和俯仰角误差大从而导致目标航迹起始和跟踪困难的问题,以WGS-84坐标系为框架,提出机载预警雷达量测关联地面雷达航迹进行目标跟踪的PDA-UCMKF新算法,推导PDA-UCMKF方法的状态更新和误差协方差更新方程,实现了机载预警雷达对中高空目标的快速跟踪.在杂波环境下仿真对比NN-UCMKF和PDA-UCMKF方法的关联和跟踪效果,表明PDA-UCMKF方法有效、可靠且易于工程实现.      

一种基于仿射变换的SIFT误匹配剔除方法

针对基于尺度不变特征转换(scale invariant feature transform,SIFT)在配准过程中存在大量误匹配的问题,提出一种基于仿射变换的误匹配剔除方法.该方法首先根据SIFT算法粗匹配后得到的初始匹配点对,利用最小二乘法求解仿射变换的系数,然后通过不断迭代去除均方根误差较大点对的匹配关系.以长汀县不同时相的TM影像配准为案例的实验结果表明,所提出的方法简明高效、配准精度优于目前被广泛使用的RANSAC误匹配对剔除方法.