基于概率直方图的点云特征描述符算法

针对现有点云特征描述符算法提取较慢的问题,提出一种基于概率直方图的点云特征描述符提取方法。该算法首先选中计算点作为中心点,建立一个球形点云区域,在此球形区域内建立局部坐标系,计算球形区域内所有邻域点和原点的模长及与坐标轴的角度,得出概率直方图,作为该点的特征描述符。实验结果表明,该算法能够快速提取出该点的特征,并且能使用此特征在采样一致性初始配准算法中准确的进行点云的配准,配准速度较传统算法有所提升。     

Hmnan Action Recognition in Complex Scenes Based on Fuzzy Integral Fusion

利用局部特征描述符来表征视频中一系列关键点的方法已被广泛应用于识别复杂场景下的人体行为,但这些关键点之间隐含的结构化的位置关系目前并未得到有效表征.为此,文中首先采用尺度不变的关键点的检测子和3 D-Harris检测子检测视频样本中的局部关键点,结合已有的局部特征描述符和形状描述符来表征关键点位置之间结构化的信息,然后利用bag-of-features模型来计算这些特征的分布,再通过模糊积分对这些局部特征进行有效融合,并给出具体的算法描述.在具有复杂场景的YouTube数据集下的实验表明,所提出的局部特征表征方法能够更有效地表征复杂场景中的人体行为,模糊积分融合方法可有效进行决策层融合.     

基于模糊积分融合的复杂场景下人体行为识别

利用局部特征描述符来表征视频中一系列关键点的方法已被广泛应用于识别复杂场景下的人体行为,但这些关键点之间隐含的结构化的位置关系目前并未得到有效表征.为此,文中首先采用尺度不变的关键点的检测子和3D-Harris检测子检测视频样本中的局部关键点,结合已有的局部特征描述符和形状描述符来表征关键点位置之间结构化的信息,然后利用bag-of-features模型来计算这些特征的分布,再通过模糊积分对这些局部特征进行有效融合,并给出具体的算法描述.在具有复杂场景的YouTube数据集下的实验表明,所提出的局部特征表征方法能够更有效地表征复杂场景中的人体行为,模糊积分融合方法可有效进行决策层融合.     

一种改进的ORB特征点匹配算法

针对ORB特征描述算法没有解决尺度不变性的问题,提出了一种将具有尺度不变性的BRISK特征描述符与ORB特征检测子相结合的特征点匹配算法;利用ORB特征检测子检测待测图像中的特征点,并借鉴BRISK特征描述算法的思想对检测到的特征点进行均匀采样,然后对采样到的特征点进行特征描述,最后使用暴力匹配的方法计算汉明距离从而完成特征匹配;通过实验验证了改进算法,有效地解决了ORB特征描述算法不具备尺度不变性的问题,相较于原ORB算法,改进算法的尺度不变性得到了有效提高且更加稳定、可靠,同时,改进算法的实时性也略优于原算法,适合于要求实时性高且尺度变化大的应用中。     

基于边缘方向和梯度的图像特征匹配算法

主动形状模型(Active shape model,ASM)是一种基于统计参数化的图像特征匹配算法,它主要应用于提取图像的特征点.在分析传统方法不足的基础上,提出一种基于改进主动形状模型的图像特征匹配新算法.传统的ASM直接采样灰度值信息建立局部纹理模型,灰度值对光照、姿态等因素是非常敏感的,常会带来较大匹配误差或者导致模型匹配失败.采用基于每个像素的边缘方向和强度来代替灰度值,改进的表示方法是利用边缘方向和强度的信息去建模,并且加入了边缘结构的方向和强度.改进的表示方法增加了纹理表示的边缘特征,边缘特征能有效地让模型收敛到图像的外轮廓,当外轮廓精准匹配后可以有效抑制和促进图像内部特征点定位更加准确.实验结果表明,改进的方法可以有效提高模型的匹配精度.     

基于S-NARF算法的点云图像特征提取与描述

 针对NARF算法运算速度较慢和提取图像边界特征的局限性问题,提出了一种在以SIFT关键点为原点的局部坐标系下估算3D NARF特征描述符的算法.首先对点云图像进行特征检测,基于DoG3D算子提取3D SIFT关键点.然后对特征进行描述,以SIFT关键点为原点,在相应的深度图像中建立局部坐标系,并在该坐标系下,依据图像分辨率建立斑块,设计一种等角度间距的星状射线.用射线穿过的单元计算描述符向量各元素的值,构成特定维描述符.最后采用RGB-D传感器获取环境点云数据进行实验.结果表明,改进算法提高了运算速度,所提取的特征更具一般性,并且基本不改变描述符的典型性和独特性.     

基于改进SIFT算法的无人机影像匹配

针对SIFT算法特征描述符计算复杂、时间效率较低的问题,提出了一种改进的SIFT算法,并将其应用于无人机倾斜影像匹配.算法首先利用SIFT算法进行特征点检测,基于BRISK描述符对提取的特征点进行描述生成其特征描述符,并基于Hamming距离作为特征匹配的相似性测度,在此基础上,利用比值提纯法(NNDR)进行粗匹配,最后采用RANSAC算法并结合均方根误差(RMSE)进行约束,对粗匹配结果进行筛选,剔除错误匹配点对,得到精确匹配结果.为了验证该算法的有效性,利用4组无人机影像数据进行实验并与SIFT算法和SURF算法进行比较,结果表明:算法在保证较高准确率的同时能够得到亚像素级的精度,且能够有效地提升时间效率,具有较好的稳定性.     

融合颜色与几何信息的点云配准

目前,大部分点云配准算法是基于点云数据的几何特征进行描述.随着能够同时采集对象坐标和颜色的扫描设备出现,为更好利用颜色信息,对彩色点云中的颜色信息描述进行研究,提出一种基于颜色分布的3DLGOP特征描述子,并将其与几何特征描述子FPFH、颜色特征描述子CSHOT融合,设计出FPFH-3DLGOP的混合描述符,采用最近邻比值法得到初始对应关系,采用随机采样一致性去除错误对应关系,对匹配关系使用奇异值分解（SVD）求得三维刚体变换矩阵,进而完成点云配准.实验表明,所提出的特征描述符充分地利用了点云数据的颜色特征与几何特征,不仅可以很好地完成彩色点云的配准,而且还提高了配准的匹配率和精度.     

基于粒子群优化聚类算法的点模型简化

为了有效地简化稠密采样点模型,提出了一种基于粒子群优化聚类算法的点模型简化方法.引入了具有强大全局寻优能力的粒子群优化算法,对传统的k-均值聚类算法进行改进,基于改进的聚类算法对点模型进行简化,选取具有最优个体适应度函数的粒子作为原始采样点集的最终简化模型.算法聚类依据采样点的空间位置、法向和曲率的邻近性,实现了点模型表面区域几何特征保持的简化.同时在聚类区域的划分中考虑了曲率阈值和区域半径,使得算法在有效地保持特征边界和曲面细节的同时,能够生成高质量的简化曲面.实验结果表明,粒子群优化的k-均值聚类算法克服了传统聚类算法容易陷入局部极小的缺点,具有更好的全局收敛性和较快的收敛速度.该简化方法在有效简化点模型的同时,很好地保持了原始模型的几何形状,且在相同简化效率下能够生成更高质量的简化曲面.     

基于尺度空间约束的融合特征点匹配方法

本文提出一种多尺度特征匹配的空间约束机制,Combinative Feature based on Constraint in scale space(CFCS SIFT),该约束机制以SIFT特征点的尺度为基础,对多尺度空间中检测到的DOG特征点与Harris角点提供匹配空间约束,以提高正确匹配点对的数量.基于该约束机制,构造了一种融合DOG特征提取、Harris角点提取原理的SIFT描述符提取与匹配方法,该方法在多尺度空间中提取DOG特征点、Harris角点,并根据特征点的空间、坐标参数获取SIF T描述符.在将DOG特征点和Harris角点相融合并生成SIFT描述符的基础上,设定尺度阈值,根据尺度阈值对检测范围进行空间约束,在约束范围内查找特征点,采用BBF(Best Bin First)算法,并用欧氏距离作为度量函数进行特征点的匹配,最后用RANSAC对匹配点对进行筛选纠错.通过大量实验证明,该算法能够找到更多匹配点对,正确匹配点对相对于不具有空间约束的融合特征点匹配方法增加了15%左右.     

一种基于形状信息描述的图像特征匹配算法

针对已有匹配方法匹配特征点少、图像匹配精度低的问题,提出一种基于边缘形状描述子的图像特征匹配算法。该算法首先利用曲线凸性将图像边缘分割为近似直线段组,再将连接多个直线段的点定义为关键点,将关键点周围直线段组定义为形状特征包,最后利用局部形状特征包中所有点集相对其几何中心的位置关系分布形成描述子。实验结果表明：该算法的图像匹配正确率均高于SIFT算法和Shape Context算法,且对噪声问题不敏感,可应用于基于Hough变换的物体检测。     

一种改进的SIFT特征点匹配算法

提出一种改进的SIFT特征点匹配算法.以提高图像特征点匹配算法效率为目的,研究了SIFT特征点描述子基于欧氏最小距离测度的匹配算法.由于SIFT特征点检测算法检测到的特征点数量较大,且每个特征点描述子都是128维的向量,而基于欧氏最小距离测度的匹配算法要求,待匹配第一幅图像的每个特征点要和待匹配第二幅图像的所有特征点求距离,排序后寻找极值,这导致了算法效率较低.依据光学成像理论和双目视觉理论,由第一幅图像每个特征点的坐标,从行列两个方向缩小第二幅图像待匹配特征点坐标的搜索范围,在保持匹配精度的基础上,提高了算法的效率,算法速度约是原算法速度的2.7倍.     

基于多尺度三元组描述子的形状匹配方法

提出了一种新的基于轮廓的形状描述子,称为多尺度三元组描述子.对轮廓进行均匀采样,同时根据多边形近似演化算法提取轮廓的关键点,由采样点和其相邻关键点构成三元组,根据多个尺度下三元组的几何特性(包括角度和边长)定义描述子.这些三元组既包含了形状的局部细节,又包含了形状的全局结构信息,是一种稳定而准确的描述.形状匹配阶段使用动态规划算法.将本方法应用在MPEG-7数据库上,检索准确率达到86.30%,具有显著优势.     

融合轮廓和区域特征的形状描述子

提出了一种融合轮廓和区域信息的新的形状描述子。首先提取图像的轮廓,并对轮廓进行采样,形成描述形状轮廓的有序点列表。之后对每个采样点分别顺时针和逆时针等距离跟踪获得两个邻点,计算相邻点距离、拱高以及质心距离三个函数的均值、方差和极差。然后获取由拱高和质心距离组成的复函数的傅里叶描述子。组合统计值与傅里叶描述子形成轮廓特征。最后对区域进行采样形成形状矩阵,获得低频傅里叶系数作为区域特征。对MPEG—7标准图形库的检索实验显示,该描述子的检索性能显著优于三角形面积函数、质心距离函数、拱高半径复函数和Hu不变矩等同类描述子。     

一种鲁棒的二进制图像特征点描述子

为了提高特征点匹配的速度,采用二进制方法生成特征点描述,并对描述子进行了尺度和旋转适应性改进.使用特征点邻域小块中随机点的强度对比生成描述,描述子的相似度以Ham-ming距离度量,以二进制运算提高算法的时间性能.为了检验算法在视角、旋转及尺度变化时的性能,采用Wall和Graffiti图像集及相应的旋转和尺度变换图像集对算法进行测试,得到该算法在各图像集上的匹配准确率,并与SURF算法得到的结果进行比较.结果表明,在2幅图像间进行特征点匹配时,该算法的特征点描述生成时间和匹配时间分别为1 043.67和4 313.36 ms,而使用SURF算法时的相应时间分别为3 950.34和9 951.03 ms,说明该算法的时间特性明显优于SURF算法.此外,在绝大多数测试集上,该算法的匹配准确率明显高于SURF算法.     

基于局部锐度分布耦合核典型相关分析的图像匹配算法

提出了基于局部锐度分布耦合核典型相关分析的图像匹配算法.首先引入Forstner算子对特征点进行精确提取;随后计算每个特征点对应的锐度值,从而构造局部锐度分布模型,生成低维度的特征描述子;接着引入归一化互相匹配策略(Normalized Cross Correlation,NCC),完成特征点的匹配,增强算法的鲁棒性;最后基于核典型相关分析(Kernel Canonical Correlation Analysis,KCCA)技术,建立归一化距离函数,对匹配特征点进行提纯,剔除误匹配点.仿真实验结果表明:与当前图像匹配算法相比,本文算法不仅具有较高的匹配精度及较强的鲁棒性,而且还具有较高的匹配效率.     

基于RGB-D的室内场景实时三维重建算法

针对基于视觉的室内场景三维重建过程中存在三维点云匹配不准确、过程耗时和深度信息部分缺失的问题,提出一种带有深度约束和局部近邻约束的基于RGB-D的室内场景实时三维重建算法.该算法首先利用RGB-D相机采集到的RGB图像做哈里斯角点检测,再用SURF特征点描述方法对检测到的特征点生成64维特征描述子.接着利用特征点集合的深度信息和局部近邻特征点信息作为约束,初步筛选出相邻帧间正确的匹配点对,再结合随机抽样一致性(RANSAC)算法去除外点,以此得到相机的姿态估计.最后利用RGB-D的深度图像,在图优化方法(g2o)的基础上生成三维点云,实现室内场景的三维重建.实验中,RGB-D摄像头装载在自主移动导航的小车上,实时重构的三维场景验证了所提算法的可行性和准确性.     

基于尺度制约规则耦合距离约束的图像匹配算法

为了提高图像的匹配精度及其鲁棒性,本文提出了基于尺度制约规则耦合距离约束的图像匹配算法.首先,采用箱式滤波器对高斯函数二阶偏导进行逼近,对特征点进行检测;同时,利用特征点对应的空间尺度来建立尺度制约规则,剔除伪特征点.然后,以特征点为中心,形成圆形区域,计算其Haar小波响应,获取特征点的主方向以及特征向量,形成特征描述子.随后,利用特征点的尺度相似性以及角度相似性来建立空间相似法则,完成特征点的匹配.最后,利用特征点欧氏度量的结果,建立距离约束模型,对匹配特征点之间的距离进行约束,剔除错误的匹配特征点.实验结果显示,与当前图像匹配算法相比,本文算法匹配的图像具有更好的匹配准确度及匹配精度.