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.     

一种联合数据常量约束的分数阶光流算法

针对传统HS(HornSchunck)变化光流模型难以应对图像中全局或者局部光照变化、非刚体运动、大位移运动、局部区域内存在多运动目标及难以保留边缘不连续性等实际应用问题,提出一种联合数据约束的分数阶光流模型;该模型分别对传统HS光流模型的数据项及平滑项进行了改进。数据项中,除了包含亮度常量约束外,同时还包含梯度常量约束(应对全局或者局部光照变化)、海森常量约束(应对大位移运动)、拉普拉斯常量约束(应对非刚体运动)。平滑项中,把传统HS的整数阶平滑约束方程改进为分数阶平滑约束方程,以此应对局部区域内的多运动目标问题及保留光流场运动边缘的不连续性。算法的性能体现在能应对各种对亮度常量约束的违反的实际应用;且能获得高准确率的光流场。大量试验验证了算法的优越性。     

基于运动估计优化的HS光流算法研究

HS(HornSchunck)光流算法检测运动物体信息的计算量较大,不能检测到平滑区域的光流信息,并且在复杂环境下容易受到噪声影响.本文提出了一种基于运动估计的优化HS光流算法.该算法通过检测图像中的HARRIS角点,结合基于宏块的运动估计算法确定感兴趣区域,并将此感兴趣区域作为HS计算的初始运动向量,以得到光流信息.最后进行滤波去除背景噪声.试验结果表明,该算法不仅提高了计算速度,避免了背景噪声的干扰,提高了HS的鲁棒性,也解决了HS算法对平滑部分光流信息的无法检测问题.     

基于超像素运动统计的误匹配去除方法

特征匹配是实现图像配准的重要手段,然而特征匹配中往往存在大量的误匹配,对于存在非刚性形变和大位移运动的图像序列尤为严重;如何从初始匹配结果中找到准确可靠的匹配点集,是提升图像配准性能的关键.为解决上述问题,首先根据图像的空间和色彩相似性,利用改进的超像素分割算法对图像进行分割;分割后的超像素块在空间上紧密相连,严格遵循图像轮廓边缘,且在同一区域内的颜色纹理基本趋于一致,可保证内部特征点具有相同或一致的运动趋势;同时,采用ORB算子对图像进行特征提取与描述,并利用暴力匹配算法得到初始匹配点集.其次,在超像素运动一致性约束下,提出了一种基于超像素运动统计模型的误匹配去除算法.通过建立超像素网格统计模型,将初始匹配坐标分配至相应的超像素区域,利用累加器计算出每个超像素对的匹配度,将初始匹配的概率分布特性转换为统计特性.最后,根据超像素匹配度的差异,计算出正确匹配的掩膜图像,实现了误匹配点的自动识别和剔除.仿真实验结果表明,与当前的误匹配去除算法相比,本文算法不依赖于复杂的参数模型,具有较高的鲁棒性,运算速度较快,可有效去除非刚性形变图像配准过程中产生的误匹配.     

联合多尺度块匹配的非局部均值去噪算法

针对非局部均值（Non-Local Means, NLM）图像去噪算法易产生伪影与平滑细节的问题,提出一种联合多尺度图像块匹配的像素相似性测度,提高NLM算法去噪性能。首先,研究与分析了加权欧氏距离与欧氏距离两种相似性度量以及图像块尺寸设置对NLM算法的影响。其次,通过引入图像特征信息并利用K-means聚类方法将图像划分为平坦区域和包含边缘与纹理的结构区域,对每个类别中的像素点,联合两种尺度图像块匹配计算像素的平滑权重。最后,优化了算法的滤波参数。实验结果表明,提出的算法在噪声去除与细节保持方面明显优于经典的NLM算法,相比其他改进的NLM算法也有优势。     

基于模板匹配和光流法的图像配准方法

光流法是一种广泛应用的像素级非刚性图像配准方法。该方法对发生平移、旋转以及放缩变换的图像能够很好地配准,但是光流法在待配准图像比较大且初始位置远离目标位置时,配准速度及位置较差。文章提出了结合模板匹配和光流法的改进算法,首先通过模板匹配算法进行粗定位,再使用光流法进行精确定位。实验表明,该方法大大提高了原算法的配准能力。     

基于结构特征点的手势建模与高层特征提取

在单目环境下,为提高手势特征提取的精度,提出一种图像结构特征点的提取方法,使用提取出的结构特征点建立手势模型并优化求解得到高层特征.对图像的梯度图进行分析,通过给出图像平滑点、非平滑点的定义,提出冲突值的计算与结构特征点的提取方法,对图像的局部结构特征进行适当地描述;建立2D结构手模型替代3D手模型;基于提取出的结构特征点,将贪婪算法与局部随机抽样一致性匹配算法相结合,对手势模型参数进行优化求解,进行手掌、手指和指尖定位.实验结果表明:该算法对预处理结果具有一定的鲁棒性,对分割出的边缘不敏感,因此能有效减少传统曲率算法中对干扰点的误判.     

基于自适应双分数阶光流模型的运动目标分割

针对当前光流算法在光照不足的环境下不能进行弱纹理区域的运动目标分割问题,提出了一种自适应双分数阶光流(ADFOVOF)模型.该模型在双分数阶光流(DFOVOF)模型的基础上,通过图像信噪比计算DFOVOF模型中数据项的分数阶微分掩模的阶次及尺寸;应用以光流向量为特征的超像素调整DFOVOF模型中平滑项的分数阶微分掩模的形状.实验结果表明,在光照不足或者光照变化剧烈的场景下,文中算法能够精确估计光流场,获得清晰的运动目标轮廓.     

基于Shearlet变换的单波段遥感图像拼接技术研究

为了实现遥感图像的拼接,利用加速鲁棒性特征(speeded up robust features,SURF)算法来提取特征点进行粗匹配,并采用RANSAC算法减少特征点的误匹配,再估计出图像间的投影矩阵,特别是在进行图像融合过程中,提出采用能够充分地反应图像细节信息的Shearlet算法,并利用客观评价准则和基于小波变换得到的融合图像进行比较。实验证明,提出的算法充分利用了单波段遥感图像的全局信息,得到的拼接图像细节信息更加丰富,能够准确地实现遥感图像的拼接。     

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。      

基于张量黎曼度量的序列图像匹配光流场计算方法

使用序列图像的灰度-时空张量描述子来描述图像特征,并在此基础上提出了一种基于张量黎曼度量的序列图像匹配光流场计算方法. 该方法使用张量的黎曼度量给出序列图像特征描述子间距离的定义,并使用改进的Hausdorff距离取代欧式距离来完成黎曼度量的计算,据此构造序列图像匹配相关函数,以提高图像在噪声及遮挡情况下的匹配能力;在上述基础上,给出匹配光流场算法. 仿真结果显示,该算法相对于传统基于微分的光流场计算方法（H-S算法,L-K算法）和传统的基于灰度的块匹配算法在计算精度、抗噪声等方面更有优势.      

基于二维压缩扩展和光流法的组织应变估计方法

在超声弹性成像中,为了得到大压缩量下的精确应变估计,要考虑组织横向膨胀带来的横向位移的信号去相关影响,为此提出了结合二维压缩扩展和光流法的组织应变估计方法.首先采用二维希尔伯特变换法将原始超声RF信号通过包络检测的方法转换为解析信号,再利用块匹配算法得到16个子区域的位移矢量,然后利用线性回归方法从位移矢量估计出二维压缩扩展的参数.在完成二维压缩扩展之后,再利用光流法对微小位移进行精确估计.实验结果表明,二维压缩扩展方法和光流法的结合增加了总体应变估计的精度与鲁棒性.所得纵向位移和纵向应变与有限元仿真结果基本一致,证明了所提算法的正确性.     

一种结构向量与分数阶相结合的光流模型

运动目标检测是图像处理中的最基本任务,变分光流法是常用的运动目标检测技术。因模型固有的缺陷,传统变分光流模型不能应对场景中的光照变化、不能保留运动不连续性,从而局限了变分光流模型的应用范围,影响了光流估计的计算精度。提出一种局部结构不变约束与分数阶平滑约束相结合的光流模型,该模型应用局部结构张量函数代替传统亮度约束方程中的亮度函数,应用分数阶导数代替传统平滑约束方程中的整数阶梯度。因结构张量是一个不随光照变化的物理量,且包含了图像中的一些结构信息,而分数阶平滑约束能保留边缘不连续性,因而使得本文模型能在各种光照环境下获得清晰的运动目标轮廓。实验证明本文所提模型对光照变化鲁棒,且能保留光流场边缘不连续性,较其他相关模型,能获得更高准确率的光流场。     

纳米精度MEMS平面运动测量技术

为实现MEMS谐振器在周期运动过程中各个时刻的运动特性及其动态特性参数的纳米精度测量,提出了一种基于块匹配的最优根值亚像素运动估计测量方法．该方法在双线性插值细分技术基础上,将物体亚像素位移的定位转换为求解方程的最优根值的方式,通过最小均方差法获得物体运动位移的纳米级分辨力测量结果．该算法避免了传统算法中由于迭代所引起的大量运算．利用该算法对MEMS器件的运动历程做分析,得到特定驱动频率下MEMS器件的幅度-相位曲线．实验结果表明,采用该方法得到的平面位移测量分辨力为5nm．     

基于直方图的形状描述及骨架图匹配算法

考虑物体形状的多变性,给出了一种基于二维直方图的物体形状描述及骨架图匹配算法.该算法利用骨架长度和骨架上点的圆盘半径作为特征量来描述形状.首先基于二维直方图给出一种形状及骨架端点的特征描述方法,其次结合改进的最优子序列匹配算法实现骨架图的匹配.算法中的形状及骨架端点的特征描述在一些常见非刚性变换下具有不变性.实验结果表明,该算法能够实现一些非刚性变换下的物体形状的骨架图匹配和较高精度的形状检索,且复杂度较低.     

全局结构化 SIFT描述子在图像匹配中的应用

为了克服传统SIFT描述子进行图像匹配时对噪声和图像灰度的非线性变换敏感的缺点,提出了一种全局结构化SIFT描述子及其生成方法．该方法将特征点矩形区域改为以特征点为中心向外扩散的同心圆区域,计算同心圆区域10个方向的曲率累积值,建立一个描述范围为特征点尺度函数的特征向量,对其实施排序操作,赋予完全旋转尺度不变,形成全局结构化SIFT描述子．采用欧氏距离为匹配度量函数应用于图像匹配．实验结果表明：这种全局、局部结构式信息联合的思想增强了算法对图像的光照、平移、旋转等变换的鲁棒性,匹配精度提升18％,极大地改善了匹配效果．     

多特征融合的非刚性三维模型匹配算法研究

特征描述符是影响非刚性三维模型匹配结果的关键因素,而单一特征只能描述三维模型某一方面的信息.为了克服单一特征在模型匹配时的局限性,进一步提高模型匹配的精确度,通过引入信息论中信息熵的概念,结合各单一特征匹配时的结果,计算得到各特征的权值,对多种特征(如热核特征(HKS)、能量分布特征(WKS)和模型表面积特征等)进行融合,作为非刚性三维模型匹配的特征.最后在SHREC’2014提供的标准测试数据集上进行试验,并与单一特征描述符的结果进行对比,验证了多特征融合得到的特征描述符要优于任一单一特征描述符,可以应用于非刚性三维模型检索系统中.     

基于关键点特征匹配的点云配准方法

针对ICP配准算法对点云的初始位置要求高、处理低重叠率的点云配准能力低的问题,提出了一种基于关键点特征匹配的点云配准方法. 设计一种多尺度加权法向投影均值差的关键点提取算法,结合SHOT描述子对关键点进行特征描述,融合几何一致性以及RANSAC算法去除匹配过程中的误匹配点对,优化关键点之间的对应关系,通过奇异值分解计算刚体变换矩阵,完成点云粗配准,使用ICP进行精确配准. 实验表明,本文提出的关键点提取算法能有效提取点云表面特征变化明显的点,使用SHOT特征对关键点进行描述,能够快速、精确地完成点云数据配准,并且对于较低重叠率的点云,也具有较好的配准效果.      

一种半自动分割视频对象的方法

提出一种半自动视频对象分割方法，通过对跟踪分割视频序列的后继帧，这种方法首先采用基于块匹配和最大边缘强度的运动估值和补偿方法进行对象轮廓定位，接着采用模板匹配以特定对象知识检测对象像素，为使轮廓定位更可靠，在块匹配的运动估值中使用了彩色信息，而模板匹配则使分割结果精确化，避免误差传递，并且在出现遮挡时只要对象颜色在整个序列中一直保持相似性，就能够正确测出对象，实验结果证明这种方法能够分割复杂场景中的任意对象。