基于自然特征的增强现实注册算法

增强现实标志点注册算法需在场景中叠加各种标志,系统构造复杂.文中在深入研究机器人视觉伺服系统的基础上,提出了利用虚拟视觉伺服技术、基于自然特征的增强现实注册算法.利用特征点和图像矩作为图像特征,推导出了图像特征变化量与虚拟摄像机相对位姿变化量之间的关系矩阵(即图像的雅可比矩阵),实现了基于自然特征的三维注册算法.与混合跟踪注册算法、共面四点注册算法相比,文中方法具有更高的精度.     

基于除法模型和核密度估计算法的镜头径向失真校正方法

针对镜头径向失真的问题,提出了一种基于除法模型(DM,division model)和核密度估计算法的校正方法.该方法利用同一场景两个不同视点的失真图像对建立DM模型.首先对失真图像对进行特征点的提取和匹配.然后根据基本方程式联立方程组,采用核密度估计算法求出最优解即为校正参数.最后根据求得的校正参数对两幅失真图像进行校正.仿真表明,核密度估计算法提高了失真校正的鲁棒性和图像校正的精度.     

一种立体校正算法的研究

提出了一种新的立体图像对的校正算法。该方法无须计算原图像对的基本矩阵和极线几何关系，而是直接利用校正后立体图像对的基本性质将其转换成一个二次优化问题。实验证明，利用该校正算法可以获得较好的结果。     

基于卡尔曼滤波技术的河道汇流实时校正

基于卡尔曼滤波的河道汇流实时校正算法,采用非线性马斯京根矩阵解法,将河道汇流表达为一个时变线性系统,满足了卡尔曼滤波状态空间表达的要求.在进行滤波时,对系统参数矩阵的实时修正减小了河道汇流的非线性对线性滤波的影响.通过对每个子流域的“远程”和“本地”卡尔曼滤波校正,使全流域得到了全面合理的校正.提出一种新的模型噪声方差阵和量测噪声方差阵实时统计方法,该统计方法可有效地防止滤波发散现象,提高滤波预报的精度.通过在三峡区间流域上的应用,证明了基于卡尔曼滤波的河道汇流实时校正算法的有效性.     

基于车辆自动识别技术的动态OD矩阵估计新方法

根据车辆自动识别(automatic vehicle identification,AVI)技术检测的新信息,提出了利用AVI检测信息进行动态OD(origin-destination)矩阵估计的新方法.该方法以粒子滤波算法思想为基础,引入AVI检测的部分路径信息、动态行程时间信息以及检测器可测性判据,首先通过贝叶斯估计算法对路径缺失的车辆信息进行缺失路径范围确定和选择概率修正;然后利用蒙特卡洛随机仿真模拟任意车辆对缺失路径的选择,进而获得基于个体车辆部分路径的初始修复OD矩阵;最后运用AVI检测的流量信息校正初始修复OD矩阵,得到最终的OD矩阵估计值.以上海市南北高架快速路网为研究对象,分析了在不同AVI覆盖率和先验精度条件下的动态OD估计精度,结果表明在60％及以上的AVI覆盖率都能获取相当高的OD估计精度;即使在50％覆盖率和60％的先验精度条件下运用本方法进行OD估计,其平均相对误差仅为28.87％.同时本方法对OD先验信息的精度要求较低,能更好地满足我国目前OD基础数据精度不高的现实需求.     

水轮机叶片坑内修复机器人姿态估计改进算法

水轮机叶片修复机器人的姿态估计,可能出现姿态矩阵退化和Euler角奇异的问题。该文采用四元数建立了"一次转动姿态误差"(one-rotation pose error,ORPE),以更好地描述机器人姿态估计误差。基于ORPE研究了低精度惯性器件长期运行的积累误差,并采用倾角传感器校正姿态估计。理论上,仅有倾角传感器本身不能校正姿态矩阵,该文以ORPE和Frobenius范数为准则,给出机器人姿态的有效校正值。仿真结果验证了所提算法的有效性。基于低精度惯性器件与低精度倾角传感器的组合,该算法可以给出相对较高的姿态估计精度。     

基于改进随机蕨的增强现实场景实时跟踪注册算法

针对增强现实场景跟踪注册存在速度较慢等问题,提出了一种基于改进随机蕨的增强现实跟踪注册算法.该算法采用离线训练和在线跟踪两个模块.提出了一种嵌入式蕨分类器以提高特征点匹配精度,该分类器采用有监督的降维方法,并利用了所有可能的信息.通过该分类器进行特征匹配,进而计算摄像机位姿并渲染注册虚拟物体.实验结果证明,提出的嵌入式蕨在平均分类精度上优于其他算法.平均处理每帧图像的时间为34.22 ms,基本满足实时性.     

改进卡尔曼滤波的IRFPA非均匀性校正算法

提出一种改进的卡尔曼滤波的IRFPA非均匀性校正算法,该算法使用求逆引理对传统迭代公式进行求逆变换,使用误差协方差逆阵形式实现迭代过程,使算法计算复杂度由nk×nk阶矩阵求逆降低至nk维对角矩阵求逆,简化了传统卡尔曼滤波算法的递推过程,提高了实时性能．通过对实际采集的红外图像序列进行仿真实验,结果表明：该算法在继承传统校正算法校正精度的同时,兼顾提高了算法校正速度,运行效率可以提高至2倍．     

三目立体视觉外极线校正及其FPGA实现方法

提出一种三目立体视觉外极线校正的快速算法.3个摄像机呈直角三角形配置,且已知摄像机透视投影矩阵.根据校正基本约束确定校正后的图像平面,利用图像不变形约束计算校正所需的三阶矩阵,用于在平面仿射坐标系下对图像进行重取样,使图像的行列对齐.给出了基于FPGA的实时计算三目立体视觉外极线校正的硬件实现方法.在时钟频率为60 MHz,图像可分辨的像素数为640×480时,三目立体视觉外极线校正速度达到48帧/s.     

带参数校正模型的三维超声重建算法

在采用旋转扫描的三维超声系统中,基于传统的三维重建算法提出了一种带校正参数模型的三维重建算法.通过引入该参数模型,更加准确地描述了用于三维重建的二维序列图像的空间位置,从而可获得更高重建精度和更小几何变形的三维超声图像.校正参数模型通过参数优化的方法获得.该方法在模拟数据和实际三维超声数据中获得了验证,与传统三维重建方法相比,具有更高的重建精度,为在低制造精度下获得高精度三维超声图像提供了一种有效手段.     

基于局部特征射影变换的组织切片图像非刚性配准

针对组织切片图像配准问题,研究一种以局部特征射影变换配准方法为基础的全局非刚性配准方法以获得更好的匹配效果。首先采用空域增强与频域增强结合的方法对图像进行预处理,随后应用匹配滤波突出组织四周的轮廓特征,之后提取处理后的图像的SIFT特征并进行初步的匹配,根据匹配的特征点的坐标通过RANSAC方法计算两幅图像之间的射影变换矩阵参数并进一步剔除离群点,该矩阵可用于全局配准,之后同样根据RANSAC方法提取出的特征点采用K近邻方法对图像进行区域划分,针对不同局部区域单独求解射影变换矩阵,并与全局配准矩阵进行比较筛选得到组织切片全局非刚性配准模型。实验结果表明对于不同的组织切片图像,局部射影变换配准的方法基本都可以提高配准的准确率,但对于局部变形较小的图像对,局部射影配准对配准精度的提高有限。     

基于空间结构约束的改进迭代最近点影像配准

提出了一种改进的基于空间结构约束的迭代最近点(ICP)影像配准方法.该方法通过结合特征点的空间结构相似性和特征相似性获得特征点的匹配矩阵,其中特征相似性通过特征点的局部特征描述算子进行计算,空间相似性则通过特征点的空间位置进行计算.特征点之间的空间结构相似性不仅包括了对应特征点之间的空间距离,还包含了特征点到邻近特征点的空间距离.在匹配过程中,分别从参考影像和待配准影像的角度出发,实现了匹配的对称性处理.通过对具有不同影像特征的真实遥感影像进行实验,结果表明该算法具有较高的配准精度.     

一种基于SURF的图像配准改进算法

为了更好地构造逼真的虚拟环境,提高虚拟场景中图像配准的效率,提出了一种改进的SURF算法。改进算法根据特征点的数量和其间疏密关系作为判定条件,可以在更短时间内得到数量适当且分布相对均匀的图像特征点,同时在特征点匹配阶段利用Hessian矩阵迹的正负性提高特征点匹配的速度。针对误匹配影响图像拼接准确性的问题,采用随机采样算法（RANSAC）提高匹配的精确度。实验结果表明该算法节省了特征点检测和匹配的时间,提高了匹配效率。     

多项式展开的快速扩散张量图像配准

提出一种基于多项式展开的扩散张量图像快速配准方法.采用拉普拉斯算子提取经图像增强处理的各向异性测度图像的边缘特征点,给出一种图像变换模型,利用边缘特征点来定义图像的特征,并以此校正图像的方向.利用基于多项式展开的配准模型,对已经经过方向校正的各向异性测度图像进行全局像素点稠密配准.实验结果表明该方法有效地提高了配准效率和配准精度.     

计算机视觉中基本矩阵的估计方法

基本矩阵的估计是计算机视觉中一项重要的研究课题.从特征点的提取、匹配到从一组对应点求出基本矩阵的估计值,完整地介绍了求解基本矩阵的方法.对于噪声干扰以及问题固有的复杂性所导致的误匹配,以及由此导致的估计结果恶化问题,采用最小中值法（LMedS）,有效地解决了存在误匹配情况下稳定、准确地估计基本矩阵的问题.     

基于复合型2S网络的红外与可见光图像配准研究

针对传统图像配准方法在红外图像与可见光图像配准任务中效果较差的问题。提出了一种复合型2S网络即Superpoint+Superglue相结合的特征匹配法用于红外与可见光图像配准。方法中首先使用Superpoint独特的特征提取方法,充分提取红外图像与可见光图像之间的共性特征。其次利用Superglue特征匹配方法中增加匹配约束和使用注意力机制的思想,发挥神经网络的优势,提高匹配效率。在训练阶段通过使用自建数据集的方法,以提高神经网络的泛化性与准确性。结果表明：传统配准方法在三组实验图像上的特征点提取重复性评分与准确性评分分别为：（0.0067,0.0061）、（0.0010,0.0008）、（0,0）,特征点正确匹配对数为：7对、1对、0对,平均数量低于估计变换矩阵所需要的最少四对匹配点对。而基于Superpoint+Superglue的红外与可见光图像配准方法的各项评分为：（0.2402,0.2625）、（0.1939,0.1722）、（0.2630,0.2644）,特征点正确匹配对数为：252对、165对、252对,特征点提取评价指标与特征点对正确匹配数量相较于传统方法均大幅度提升,可以较好的完成配准任务。     

一种高分辨率遥感卫星帧间图像配准的方法

针对某高分辨率遥感卫星高精度图像配准要求,提出了一种采用边缘特征的提取和特征点提取相结合的方法,解决了卫星云图存在云层遮挡导致图像边缘信息无法准确提取的问题。该方法基于改进的Canny算法和Harris检测算子对图像的边缘特征和特征点进行提取,并采用Hu氏不变矩实现图像特征点的匹配,通过仿真试验验证了该方法对提高图像配准精度的有效性。     

基于ASIFT的医学图像配准算法

对ASIFT算法的原理进行了分析,针对医学图像配准鲁棒性强、准确性高和低耗时率的要求,设计出基于ASIFT的医学图像配准算法。该算法首先通过ASIFT算法提取图像特征点,接着用欧式距离筛选出匹配的特征点,最后实现参考图像与浮动图像之间的配准。该算法较好地解决了其他同类型算法中存在的提取的特征点数量少、特征点匹配的精确度不高、不能对扭曲变形的仿射图像配准等问题。实验结果表明,该算法不仅提高了配准的精确度和准确性,也提高了配准的稳定性和可靠性。     

三维扫描系统中的数据配准技术

通过引入特征点和改进最近点迭代法,提出了一种在三维扫描系统中对三维点云数据进行配准的方法。该方法通过对特征点的提取,首先得到一组匹配点对,然后运用SVD矩阵分解算法求出转换参数R和T,进而以此作为最近点迭代法的初始值,并对最近点的求法和迭代截止条件作了改进,得到了很好的配准效果。该文论述了该方法的基本原理,并通过不同视觉下物体三维测量点云数据配准的应用实例证明了该方法的有效性。     

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.