一种CSS-SIFT复合图像配准算法

针对SIFT算法的图像配准耗时长的问题,提出一种CSS-SIFT复合图像配准算法。CSS-SIFT算法首先使用CSS算法检测图像特征,然后,使用优化的SIFT算法生成并降维图像特征描述子,最后,使用基于欧式距离和曼哈顿距离的优化双向匹配算法对图像特征进行匹配。仿真实验条件是通过计算机中仿真软件进行仿真实验,统计图像特征数目、匹配数目、正确匹配数目、配准准确率、配准时间与配准时间下降率共6个指标数据,统计结果表明,CSS-SIFT算法在图像配准准确度方面与传统SIFT算法、传统SURF算法、Forstern-SIFT算法、Harris-SIFT算法、Trajkovic-SIFT算法相当,但在图像配准耗时方面分别降低了58.45%、10.68%、14.84%、16.21%与4.63%,为图像配准提供了一种解决方案。     

基于IPSO和综合信息的医学图像配准新方法

针对医学图像配准中采用互信息作为配准相似度函数存在配准精度不高和收敛速度慢等问题,根据图像灰度和空间结构信息,构造了一种新的基于互信息和改进型形态学梯度算子的信息配准测度函数,采用一种适用于医学图像自动配准的改进型粒子群优化(IPSO)算法,给出了一种新的基于IPSO的医学图像配准算法。实验结果表明,该配准算法稳定性好、收敛速度快,在多模态医学图像自动配准中是可行的。     

面向狭窄场景的鲁棒多视角配准方法

多视角点云配准是逆向工程中的关键步骤之一,具有重要的研究意义和工程应用价值。而对于狭窄场景(如口腔或机械结构内部)获取的点云数据,多视角配准算法的精度直接影响重建精度的好坏。为了提升狭窄场景多视角点云配准的速度和鲁棒性,提出一种基于位姿图优化的增量式多视角点云配准方法。首先针对相邻视角的点云,结合迭代最近点法(ICP)和基于特征的配准方法,提出一种多策略融合的成对点云配准算法,用于求解相邻视角点云的配准结果;然后在增量式相邻视角点云配准的基础上,进一步提出一种基于距离约束的回环检测方法,并依据相邻视角点云的配准结果和回环检测的结果构建位姿图;最后采用实时优化策略对位姿图进行优化,消除累计误差,实现鲁棒的多视角配准。实验结果表明,提出的多策略融合配准算法和基于距离约束的回环检测方法是有效的。经典ICP算法和基于FPFH特征的配准算法在实验中存在失效的现象,而提出的多策略融合配准算法并无失效。基于距离筛选的回环检测方法较常规的回环检测方法效率提高。提出的多视角配准算法在配准牙齿模型数据时精度可达到0.0357 mm。为了验证算法的普适性,采用多个狭窄场景下连续采集的模型点云进行验证,结果表明:提出的算法取得了不错的效果,表明该方法是一种有效的狭窄场景多视角配准方法。     

蚁群算法和Powell法结合的多分辨率三维图像配准

基于互信息的配准方法具有精度高,鲁棒性强的特点,成为近年来图像配准研究的热点.但基于互信息的目标函数存在许多局部极值,为配准的优化过程带来了很大的困难.该文提出了一种蚁群算法和Powell法相结合的多分辨率搜索优化算法.该算法以互信息作为相似性测度,采用基于小波变换的多分辨率策略,将蚁群算法与Powell法结合起来对三维的CT,MR图像进行了配准.实验结果表明,这种方法能够有效地克服互信息函数的局部极值,大大地提高了配准精度,达到亚像素级.     

一种互信息与梯度信息结合的多模图像配准方法

数字化X射线图像(digital radiography,DR)与数字重建放射图像(digitally reconstructed radiography,DR)属于不同模态图像,实现二者的高精度快速配准是一个技术难题。在实际应用中,往往会同时获取物体的正侧面DR和DRR图像。提出一种基于互信息与梯度信息相结合的配准算法。首先,对正侧面图像进行小波分解,获得低分辨率子图像并配准,使用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法进行全局寻优;然后,根据配准结果,判断互信息与梯度信息配准结果是否正确,如果配准错误,则在下一阶段中不使用该结果作为配准依据;最后,以PSO算法寻优结果作为Powell算法的寻优初始点,对原始正侧图像进行精确配准。实验结果显示,本算法快速完成配准,配准精度达到2 mm,满足实际应用要求。     

基于直方图散度和小波分解的图像配准算法

针对基于互信息的图像配准方法运行时间长、抗噪声差的问题,提出了一种基于新的相似性测度的图像配准算法,在分析两幅图像的联合直方图点集分布情况的基础上,定义了直方图点集的散度公式,并将其作为相似性测度.为加速参数的搜索过程,配准是在小波域内进行的,并使用遗传算法与Powell算法相结合的方法来优化参数.实验证明,相对于基于互信息的图像配准算法,本算法参数优化方法选择可以更灵活,时间消耗更少,噪声鲁棒性更优.     

一种图像快速配准算法的研究

在基于小波分解和互信息测度的图像配准方法的基础上,提出一种改进的快速图像配准算法。首先,对图像进行小波分解,以分解后的图像的近似分量进行配准,利用互信息最大化作为相似性测度,并结合粒子群优化算法和鲍威尔算法为优化策略搜索最优配准参数。实验结果显示,此方法在得到较高的配准精度和鲁棒性的情况下,还大大减少了运算量,提高了配准的速度。     

实现激光点云高效配准的ICP优化及性能验证

激光点云常规匹配算法是迭代最近点(Iterative Closest Point, ICP)算法,但其收敛速度慢、鲁棒性差,因此,提出一种融合多种优化算法的激光点云高效ICP配准方法。首先对点云体素滤波降采样,通过ISS算子提取关键点,采用快速点特征直方图(Fast Point Feature Histograms, FPFH)提取关键点特征,嵌入多核多线程并行处理模式 (OpenMP)提高特征提取速度;然后基于提取的FPFH特征,使用采样一致性初始配准算法(Sample Consensus Initial Alignment, SAC-IA)进行相似特征点粗配准,获取点云集间的初始旋转平移变换矩阵;最后采用ICP算法进行精配准,同时采用最优节点优先(Best Bin First, BBF)优化K-D tree近邻搜索法来加速对应关系点对的搜索,并设定动态阈值消除错误对应点对,提高配准快速性和准确性。对两个实例的配准点云进行了实验验证,结果表明,提出的优化配准算法具有明显速度优势和精度优势。     

基于NSCT和人工蜂群算法的图像配准

为了增加颅脑肿瘤的诊断信息,提出了基于NSCT(Nonsubsampled ContourletTransform)和改进的人工蜂群算法(Artificial Bee Colony,ABC)的颅脑CT(Computed Tomography)图像和MRI(Magnetic Resonance Imaging)图像的配准方法。首先将参考图像和待配准图像进行NSCT变换,分解成高频子带和低频子带,分别提取两幅图像的低频图像作为参考图像和待配准图像,以互信息作为相似性测度,选用刚体变换模型求解空间变换参数,然后提出一种改进的人工蜂群算法来优化配准所需的空间变换参数。实验结果表明,该方法可以有效提高配准速度,具有较好的配准效果。     

基于改进正态分布变换算法的点云配准

正态分布变换(NDT)算法是一种应用在同时定位和地图生成(SLAM)中的点云配准算法。针对地面激光扫描(TLS)数据的特点,改进了NDT算法,提出了一种基于SURF的NDT配准算法,使之能应用在TLS中。该算法首先建立点云和图像间的映射关系把点云影像化;利用加速稳健特征(SURF)算法提取图像的特征点并找出特征点对;根据映射关系找到相应的三维特征匹配点,求出变换矩阵,完成点云初始配准。在NDT算法中,设置初始矩阵为单位矩阵,对点云体素化并使用概率分布函数对点云精细配准。实验结果证明,该算法不但适用于地面激光数据的配准,且其配准精度高、运算时间少,尤其对于不同分辨率的点云有良好的配准效果。     

采用改进梯度互信息和粒子群优化算法的红外与可见光图像配准算法

针对传统互信息图像配准容易产生局部极值,以及传统梯度互信息配准方法计算量大等问题,在互信息和梯度方法基础上构建了一种改进的梯度互信息方法,该方法直接统计梯度图像的互信息,有效地将图像梯度信息和灰度信息结合起来,不仅保证了配准精度,而且较传统梯度互信息方法减少了计算量。在参量优化的过程中,针对传统粒子群优化算法易陷入局部极值的缺点,提出了改进的粒子群优化算法,该算法在传统粒子群优化算法基础上引入混沌优化思想和遗传算法中的杂交思想,不仅能够有效抑制局部极值,而且加快了收敛速度。多种红外与可见光图像配准实验结果证明,文中提出的算法能够有效提高配准精度和速度。     

基于最大互信息的图像拼接优化算法

基于多分辨分析(MA)策略,提出了以图像最大互信息(MI)为匹配测度的图像拼接粒子群优化算法(OA-MI),使参数随图像的MI计算和多分辨率级数进行自适应调整,解决了灰度图像配准中由于目标函数容易陷入局部极值而造成的误匹配问题。实验证明,该方法能够有效地避免局部极值的影响,通过有限次寻优迭代即可找到最优配准变换,提高了图像配准的计算速度和图像拼接的质量。     

New approaches in interferometric SAR data processing

It is known that interferometric synthetic-aperture radar (SAR) images can be inverted to perform surface elevation mapping. Among the factors critical to the mapping accuracy are registration of the interfering SAR images and phase unwrapping. A registration algorithm is presented that determines the registration parameters through optimization. A figure of merit is proposed that evaluates the registration result during the optimization. The phase unwrapping problem is approached through a new method involving fringe line detection. The algorithms are tested with two SEASAT SAR images of terrain near Yellowstone National Park. These images were collected on SEASAT orbits 1334 and 1420, which were very close together in space, i.e. less than 100 m     

基于天牛须改进粒子群算法的点云配准方法

为了提高激光点云配准精度与配准速度,采用了基于天牛须算法改进的粒子群算法,以点云分布熵为寻优目标, 寻找最优空间变换矩阵的点云粗配准,为点云精配准提供良好的初始条件。结果表明,点云分布熵较传统的均值平方差评价方式有更快的计算速度,基于天牛须算法改进的粒子群算法具有全局搜索能力强、计算速度快等特点,与传统点云粗配准方法相比,该方法配准速度提升了近25%;在点云数据量大的条件下,表现出较快的配准速度。这一方法对如何提高激光点云配准速度具有参考意义。     

基于遗传算法的雷达组网误差配准算法

系统误差校正是雷达组网的关键问题,传统的误差校正方法采用最小均方估计法或极大似然法,这些方法受随机误差影响,计算量大,难以在工程中应用。本文在实时精度控制法（RTOC）的基础上,通过构造误差配准的目标函数,将误差配准转换为非线性优化问题,并采用遗传算法进行寻优。该方法采用非参数化的方法进行误差配准,克服了RTOC和最小二乘算法中线性化带来的误差,提高了误差估计的精度。仿真和实际数据测试表明,本文提供的方法能有效地进行组网雷达误差配准。     

Spatio-temporal nonrigid registration for ultrasound cardiac motion estimation

We propose a new spatio-temporal elastic registration algorithm for motion reconstruction from a series of images. The specific application is to estimate displacement fields from two-dimensional ultrasound sequences of the heart. The basic idea is to find a spatio-temporal deformation field that effectively compensates for the motion by minimizing a difference with respect to a reference frame. The key feature of our method is the use of a semi-local spatio-temporal parametric model for the deformation using splines, and the reformulation of the registration task as a global optimization problem. The scale of the spline model controls the smoothness of the displacement field. Our algorithm uses a multiresolution optimization strategy to obtain a higher speed and robustness. We evaluated the accuracy of our algorithm using a synthetic sequence generated with an ultrasound simulation package, together with a realistic cardiac motion model. We compared our new global multiframe approach with a previous method based on pairwise registration of consecutive frames to demonstrate the benefits of introducing temporal consistency. Finally, we applied the algorithm to the regional analysis of the left ventricle. Displacement and strain parameters were evaluated showing significant differences between the normal and pathological segments, thereby illustrating the clinical applicability of our method.     

基于JS测度和层次B样条的医学图像弹性配准

为了精确得到图像的不规则局部几何变形,提出了一种基于标记点的医学图像弹性配准新方法.首先用Jensen-Schur(JS)测度对图像进行粗配准,然后用该测度自动选取标记点对,最后用能够解决逼近精度和光滑性平衡问题的B样条细化的层次B样条插值技术来实现图像弹性配准.实验表明,本文提出的标记点自动选取方法能够产生准确的表示不规则局部变形的标记点对,所提出的配准方法能够产生光滑、准确的弹性配准变换.     

远距离多波段红外图像融合系统及配准方法

研制了一种短波红外、中波红外和激光测距仪联合工作的图像融合系统。系统实现了全天时可透雾的远距离场景监控、远距离目标测距,并能够检测1.06 m和1.57 m的激光光束。为了保证系统的融合图像质量,提高配准精度,提出了一种光轴平行度校正方法,实现短波红外和中波红外图像的粗配准;提出了一种新的迭代优化方法,通过寻找最优配准参数来获得最佳的融合性能,采用基于人眼感兴趣区域的清晰度指标作为评价函数来完善配准过程,采用粒子群优化算法解决联合优化问题,实现短波红外和中波红外图像的精配准。实验结果表明该系统在远距离场景监控和战场态势感知等方面具有较大的应用潜力。