基于改进光流场模型的非刚性图像配准

非刚性形变具有局部变形严重、非线性特征明显、各点转换模型不统一等特点,其形变前后图像的自动配准一直是计算机视觉领域的研究热点和难点.为解决上述问题,提出一种改进的光流场模型,将特征向量守恒作为约束条件,较好地解决了大位移形变配准问题,同时保留了图像的细节信息,提高了光流估计的准确性.此外,为解决传统光流场模型中因过度平滑而导致的图像边缘模糊问题,对金字塔各层位移场作了双边滤波,以保证去除噪点的同时,保留图像的边缘特征.实验结果表明,该算法模型鲁棒性较高,对于复杂形变的非刚性图像仍然能够获得理想的配准效果.     

改进的SIFT特征匹配算法

针对SIFT特征匹配算法在特征空间中进行历遍搜索,匹配速度慢的问题,提出一种金字塔层间匹配算法。首先,根据特征点所处金字塔层不同将特征点划分为不同的集合,其次,选择待配准图像金字塔中某一层集合,在基准图像金字塔中寻找相似层,并确定待配准图像金字塔与基准图像金字塔层之间的相似关系,最后,在相似层之间寻找匹配点。待配准图像中的选择层集合由金字塔底层到顶层,寻找相似层所用时间依次缩短。与原算法相比,该算法具有相同的旋转稳定性。将该算法与原算法分别应用实际图像配准中,结果表明:可见光图像配准中,匹配速度提高了3.2倍,正确匹配率提高了10.3％,红外图像配准中,匹配速度提高1.4倍,正确匹配率达到100％。     

改进的SIFT特征匹配算法

针对SIFT特征匹配算法在特征空间中进行历遍搜索,匹配速度慢的问题,提出一种金字塔层间匹配算法。首先,根据特征点所处金字塔层不同将特征点划分为不同的集合,其次,选择待配准图像金字塔中某一层集合,在基准图像金字塔中寻找相似层,并确定待配准图像金字塔与基准图像金字塔层之间的相似关系,最后,在相似层之间寻找匹配点。待配准图像中的选择层集合由金字塔底层到顶层,寻找相似层所用时间依次缩短。与原算法相比,该算法具有相同的旋转稳定性。将该算法与原算法分别应用实际图像配准中,结果表明:可见光图像配准中,匹配速度提高了3.2倍,正确匹配率提高了10.3%,红外图像配准中,匹配速度提高1.4倍,正确匹配率达到100%。     

不同分辨率图像的角点匹配方法

针对不同分辨率图像的匹配问题,提出了一种利用高斯金字塔的一对多角点匹配方法.采用一种变形的特征描述算子(SIFT)对角点附近的图像区域进行特征提取,根据提取出的特征向量进行角点匹配,并提出一种简单有效的抽样一致性算法以剔除错误匹配点对,最后在一对多角点的匹配结果中选出最佳的匹配作为最终的角点匹配结果.实验结果表明,该算法能有效地克服分辨率的差异给匹配带来的困难,算法简单,可靠性好.     

基于数字图像相关的旋转叶片全场测量

为了解决使用相关算法难以匹配变形前后叶片大角度旋转的问题,基于数字图像相关,提出一种稳定的用于旋转叶片全场变形的测量方法。首先,针对图像序列中参考图像与变形图像的相关匹配,使用SURF算法得到被测表面旋转前后的特征点对。然后,利用特征点对将变形图像反向旋转变换后得到校正图像。接着,对校正图像和参考图像使用数字图像相关进行匹配。最后,将匹配得到的校正图像上的目标节点再进行正向旋转变换,即可得到原变形图像上的对应节点坐标。对旋转匹配策略进行数值模拟验证,并对高速旋转下的换气扇叶片位移场和应变场进行测量。研究结果表明:所提旋转匹配策略的校正精度为±0.007 5像素,结合数字图像相关法能够进行旋转运动的位移和应变的全场、精确测量。     

大变形测量数字图像的种子点匹配方法

针对数字图像相关方法中的大变形测量难题,提出了一种数字图像的种子点匹配方法.对于连续变形的图像系列,将图像子区划分后,选取其中任一子区作为种子点并进行相关匹配,根据相邻状态变形的连续性,提出了一种改进的整像素搜索方法,可保证种子点在大变形情况下仍能匹配成功.当种子点匹配完成后,根据同一状态相邻点变形的连续性,利用种子点的相关参数计算其4个邻近点的相关参数初值并完成匹配,按照同样的方法依次向外扩散,直至所有的点匹配完成.通过刚体旋转和单向拉伸实验表明,对于40°旋转图像的位移场以及高达113%的钢试件大变形,测量结果良好,具有较高的精度,证明了该方法的有效性.     

基于高分影像和ASIFT算法的滑坡位移场监测方法

针对利用高分遥感影像和SIFT算法进行大变形滑坡位移场监测时存在的不足,引入了一种具备完全仿射不变性的图像特征匹配算法(ASIFT),对不同时相高分遥感影像进行特征点提取与匹配,并在抚顺西露天矿特大型滑坡的位移场监测中进行了应用.结果表明,与SIFT算法相比,ASIFT算法弥补了特征提取算法在仿射不变性上的不足,增加了特征匹配点,提高了滑坡空间位移矢量场标定精度,且自动化程度高、成本低,非常适合于特大型滑坡的大变形位移场监测.     

基于改进ASIFT算法的遥感图像匹配

ASIFT算法是一种具备完全的仿射和尺度不变性的特征提取算法.但其存在一定的不足,如计算量大、匹配效率低、易出现重复特征等.针对这些不足,本文提出了一种改进的算法.该算法首先对多仿射造成的畸变图像进行模拟获得模拟图像,然后对模拟图像构建高斯阶梯(Zoser)图像金字塔,由24邻域极值点构成特征点,并确定特征点的尺度和方向,最后利用RANSAC算法剔除误匹配特征点对.通过对遥感图像匹配实验证明该算法效率较高,并能够适用于实时性要求较高的系统.     

基于PIV技术的锚板抗拉破坏模式识别

利用自行开发的力、位移和图像同步数据采集系统对锚板上拔过程中的力、位移和图像进行同步采集,基于PIV(particle image velocity)无干扰测量技术对初始点和峰值点的图像进行分析,根据分析得到的锚板峰值点处的变形场对砂土中锚板的抗拉破坏模式进行了识别.结果表明:在峰值点处,锚板上部土体中间部分位移大、两...     

装配式钢混组合梁全息图像拼接方法试验研究

针对传统桥梁监测方法存在测点数量有限的问题,提出一种通过摄影测量手段获取桥梁全息几何形态信息的方法,以进行对全桥任意点变形监测。首先采用形态图像数据采集系统获取试验梁具有重复区域连续照片,然后基于改进后SIFT算法对连续图片进行拼接可得试验梁全息图片,进而获取试验梁全息几何形态,最后基于全息形态位移信息追踪算法提取试验梁各工况下的全息变形曲线。通过与传统位移计测量结果和基于SIFT算法拼接而得位移结果进行对比发现：基于改进后SIFT算法实现的拼接图像包含信息丰富,可为大尺度结构大视场应用情况下全息几何形态监测奠定基础。     

基于图像金字塔分解的快速全局运动估计

文章提出了一种基于图像金字塔分解的快速全局运动估计算法.为了提高计算速度与准确性,采用了3层金字塔进行多分辨率计算.在金字塔第3层图像中,进行宏块预判,去除不可靠宏块,通过块匹配算法粗略地求出摄像机运动参数,并将运动参数映射到金字塔第2层.在金字塔的前2层图像中,将宏块预判与基于块的外点去除算法相结合,去除不可靠宏块,...     

数字图像相关中的裂纹变形测量方法

为了解决传统数字图像相关法(DIC)对变形较大的裂纹边缘测量时出现的裂纹底色导致匹配相关性差、测量精度低的问题,提出一种引入高斯加权系数的裂纹边缘变形测量方法。该方法首先根据灰度梯度平方和比较算法自动调节匹配子区的高斯中心点位置;然后,通过恒定位移填充模拟试验确定高斯加权系数中高斯标准差的适用范围;最后,对传统DIC的相关系数进行高斯加权,得到新的相关系数。将所提方法与传统DIC方法和种子点方法分别应用于数字散斑模拟图像的刚体平移试验和Q235试件单向拉伸试验,测量开裂过程中图像的位移,结果表明:传统DIC测量方法不能得到完整的裂缝边缘区域的位移场,而所提方法能够准确测量出完整的裂缝区域的位移变化;传统DIC方法的测量精度仅为0.05像素,而所提方法的测量精度可达到0.01像素;所提方法在高斯标准差为1～6.5像素范围内具有最佳的匹配精度。     

基于双目立体视觉的海浪波面三维重建技术

为了提高海面特征点检测的准确度和三维重建的精度,在基于传统的Harris算法的基础上,提出1种基于高斯金字塔图像的改进Harris特征点检测算法.利用搭建的双目相机平台,对海浪图像进行采集并完成相机的标定过程,然后根据改进的角点提取算法对图像的角点进行检测,利用尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)算法对海浪图像特征点进行立体匹配得出视差图,最后根据三角测量原理获取图像的深度信息,实现海浪波面的三维信息重建.实验结果证明,在针对海浪图像时,该方法具有更高的精度和准确度.     

基于FAST特征点提取的图像拼接算法

针对SIFT图像拼接算法在特征点提取阶段,采用基于差分高斯金字塔的方式导致的算法运行时间较长,且易造成特征点漏检、位置偏移的问题,提出一种基于FAST特征点提取的图像拼接算法。该算法首先对拼接图像进行基于FAST算法的特征点提取,取代原有SIFT算法中特征点提取方式,然后对提取特征点进行描述和向量匹配,利用欧氏距离和RANSAC算法实现配准,最后通过加权平均融合算法完成图像拼接。仿真实验表明,该算法加快了特征点的提取速度,提高了定位准确性,更有利于得到灰度整体和谐的拼接图像。     

基于LBP-SR的复杂场景人脸识别算法

文章提出一种基于LBP-SR的人脸识别方法.算法首先对原始图像进行高斯滤波和下采样以构造图像金字塔,然后提取金字塔图像的LBP特征,构建由多级LBP金字塔图像的特征直方图组成的多尺度人脸特征,最后将人脸特征投影到谱回归子空间上以完成降维.实验分析表明,LBP金字塔特征具有较强的人脸描述能力,在复杂场景下该算法具有比经典算法更好的识别率,并且有较快的识别速度,可用于实时视频监控.     

尺度不变特征点提取

结合传统的角点检测算法,提出一种基于高斯金字塔匹配的尺度不变特征点提取算法PBSI,首先建立高斯金字塔,在每层图像中检测Harris角点,根据高斯尺度理论自上而下找到它们在不同层的对应点,所有层上都有的匹配点就是最终的尺度不变特征点.实验结果表明本文算法具有计算简单、抗噪声能力强、稳定性好的优点.     

基于数字图像相关理论的非接触式结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

基于数字图像相关理论的非接触式 结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

基于光照不变特征的数字散斑相关方法

边坡问题是中外工程建设中的主要工程地质问题之一,准确、可靠的边坡变形监测方法对预防滑坡灾害起着至关重要的作用.将数字散斑相关方法应用在边坡变形监测中,可以快速得到准确的边坡位移场信息,具有操作简单、非接触式等优点.但是在野外测量环境下,光照变化对图像的灰度唯一性产生了较大影响,从而导致测量精度的下降.在数字散斑相关方法求解边坡变形场的基础上,使用局部敏感直方图替换原始图像对应位置的灰度值,作为图像的光照不变特征,克服了光照变化对图像灰度信息的影响,并通过数值模拟实验对算法精度进行验证.实验结果表明,该方法大幅提高了边坡变形计算精度,为研究边坡破坏机理和发展过程,提供了一种经济有效的监测方法.     

基于兴趣区域检测的视频图像非线性缩放电路设计

针对视频图像普屏到宽屏的转换过程中主景图像出现扭曲变形的问题,提出了一种非线性区域位置根据兴趣区域检测结果变化的非线性缩放算法.该算法解决了现有方法只能保证图像的中间区域不失真而靠近图像两边的主景区由于插值点密度的急剧变化发生大的扭曲和变形的问题.算法中的兴趣区域的检测以人物为主,采用了肤色检测和Harris角点检测相结合的方法.该算法已通过电路设计实现,同时经过兴趣区域特征圆度分析表明,此种处理方法的结果可以使主景区扭曲较小.