基于视觉信息的微型无人直升机位姿估计

采用基于视觉信息的姿态估计方法对微小型无人直升机位姿估计进行了研究.在分析视觉信息与直升机运动关系的基础上,可以看出,稳定解算航拍图像序列之间的单应矩阵是整个方法的关键.而解算单应矩阵需得到序列图像之间的特征匹配点.为了获得稳定的、抗噪性强的同平面特征匹配点,方法采用了基于尺度不变特征变换(SIFT)算法和基于随机抽样一致性(RANSAC)算法的匹配策略.在一套真实的微型无人直升机系统上的实验证明,通过该方法得到的位姿信息可以达到无人直升机自主飞行所需的精度要求.     

基于SURF算法和OpenCV的掌纹识别技术研究

该文提出了一种基于快速鲁棒特征算法和OpenCV的掌纹识别方法。首先应用固定阈值法将手掌二值化,并提取出有效掌纹区域。然后用快速鲁棒特征算法提取并描述该区域的特征点,再通过随机采样一致性算法进行特征点之间的匹配。最后,通过一系列测试对该系统的性能进行了评估,实验结果证明该系统对掌纹图像的旋转、亮度和尺度变化具有较好的鲁棒性,且具有比较高的识别精度和时间性能。     

静态环境中基于光流的障碍物检测

针对估计相对深度的传统方法,易受噪声影响的问题,提出了一种基于光流的障碍物检测方法.基于摄像机前方局部地平面假设,通过尺度空间不变（SIFT）特征匹配得到单目图像序列前后帧的匹配点集,用随机抽样一致算法（RANSAC）鲁棒地估计出相机前方近似平面的单应性矩阵,并计算得到光流场,进而恢复出相对深度并建立障碍物图.由于避免了计算光流的一阶微分,该方法具有较好的鲁棒性.室内和室外环境的实验结果都表明,该算法能够恢复出相对深度,并对障碍物进行有效检测.     

基于三视图几何约束的摄像机相对位姿估计

针对从影像中恢复摄像机位姿的问题,提出基于三视图几何约束的位姿估计算法.利用强制选择机制对影像进行特征点提取,通过光流法和前后向误差实现相邻三帧影像的特征点匹配;推导基于本质矩阵优化分解的位姿估计,利用对极几何约束构建目标函数,通过迭代优化确定旋转矩阵的唯一解,优化了唯一解的确定方法,提高了相对位姿估计效率,得到第1、2摄像机矩阵;基于三视图的几何约束关系,由三焦点张量和匹配特征点建立目标函数,由迭代过程得到第3摄像机相对于第1摄像机的位姿参数.结果表明,提出算法的鲁棒性、精度以及算法效率均优于传统算法,能够快速、准确地估计摄像机相对位姿,可以实现对旋翼无人机的轨迹跟踪.     

无人机海量遥感影像快速自动拼接算法研究

针对无人机遥感影像快速处理的需要,提出一种基于LM算法优化的同步配准影像拼接算法,算法首先提取影像的SIFT特征点,按照影像间的概率拓扑关系自动进行特征点匹配,接着按照同步配准的方式实现由两视图配准逐步合并到整个全区,每合并一次利用LM算法进行参数优化一次,直到所有影像对齐到统一坐标系,最后利用小波多层分解实现缝隙的消除和色彩的融合.实验证明,采用该算法可以有效提高影像拼接的速度和精度,为海量遥感影像的快速自动拼接提供一种有效的技术途径.     

排水管道视觉检测成像技术

针对排水管道视觉检测的研究现状,利用计算机视觉理论,提出一种排水管道侧壁视觉检测三维成像方法.基于排水管道侧壁成像原理,采用Harris角点提取算子进行特征点提取,并利用NCC算法对提取的特征点进行匹配.通过研究基于随机抽样一致性算法（RANSAC）中的预检验快速随机抽样一致性算法（PERANSAC）,应用该算法对参数进行预检验,在保证置信度一致的前提下,减少了参与检验的模型参数数量,提高了计算效率.实验结果表明,该方法实现了排水管道侧壁相关图片的特征点提取、匹配和基础矩阵的估计,并得到了三维成像结果.     

鲁棒的掌纹图像特征提取方法

提出了一种基于低分辨率彩色图像的鲁棒的掌纹图像特征提取方法.采用均值平移算法对彩色图像帧中像素进行聚类,应用Ostu二值化方法分割出手掌,并提取出有效掌纹区域.采用KLT角点检测算法提取出有效掌纹区域内的特征点,给每个特征点赋予方向,并根据局部区域特征构造方向不变的特征向量,所有特征点及其特征向量的集合构成了掌纹图像特征.在识别时只须在两个特征点集之间查找匹配对应,并通过随机采样一致性检验最大一致集中内点个数是否大于自适应域值来确定两个手掌是否匹配.利用该算法对网络摄像头采集的手掌样本进行了实验测试,获得了较高的识别精度与性能.该算法对手掌的距离、方向、姿势没有特殊要求,是一种鲁棒高效的掌纹图像特征提取方法.     

基于人工地标的双足机器人视觉自定位

针对家庭或者办公室等室内环境下双足机器人的自定位问题,提出一种通过对世界平面的单应矩阵进行分解来实现自定位的方法。首先设计一种新型AR-mark人工地标,利用颜色信息分割感兴趣区域提取出AR-mark的特征点,然后对特征点与空间3D点进行匹配。通过直接线性变化法计算出世界平面的单应矩阵后,利用世界平面的单应分解算法获得摄像机坐标系与AR-mark人工地标坐标系间的位置关系,最终实现双足机器人的局部精确定位。实验结果表明,AR-mark人工地标易于识别,信息内容丰富,同时利用世界平面单应矩阵分解算法定位精度高,能够很好地辅助双足机器人完成室内自定位任务。     

基于Tukey怀疑度模型旅游线路M估计协同推荐

为提高旅游线路推荐结果的有效性,降低干扰数据对推荐结果的影响,提出一种基于图基(Tukey)检验的M估计游客怀疑度模型的旅游线路协同推荐方法。首先,基于游客兴趣偏好构建旅游景点路线推荐算法框架,并基于k-距离的游客怀疑度构建可靠邻居模型;其次,针对提出的模型,提出一种基于图基检验M估计的鲁棒矩阵分解算法,构建游客特征矩阵和项目特征矩阵,通过调整游客间的相似性,减少干扰配置项目对特征矩阵鲁棒估计的影响;最后,在网爬数据集上进行仿真测试。测试结果显示,所提算法具有更高的游客整体满意度、更低的游客痛苦度,并且旅游景点路线多样化效果更好。     

基于MSERs改进的大失配立体图像自动配准方法

提出了一种基于最大稳定极值区域(MSERs)改进的亚像素级自动鲁棒配准算法.该算法对灰度图像序列进行了MSERs特征提取与椭圆拟合.利用特征极线方位来代替该特征邻域主梯度方位,提出了改进的特征规则化处理与描述方法;采用一种新的自适应特征匹配方法来获得可靠特征匹配集,在此基础上基于最小二乘影像匹配(LSM)来进一步提高配准精度,根据匹配点误差统计分布规律与3倍标准差准则来剔除粗差点,并基于配准模型获得图像的配准融合结果.试验证明提出的算法对发生较大旋转、缩放以及视角变化的图像精确配准具有优越性.     

视频拼接中最优自适应单应性矩阵求解算法

针对交通场景中对视频拼接速度要求较高的特点,提出了利用视频帧最优单应性矩阵进行实时拼接的双线程快速算法。首先,利用SURF(Speeded up robust features)算法提取图像特征点;其次,通过NN(Nearest neighbor)算法以及优化的RANSAC(Random sample con-sensus)算法进行特征点的匹配,并去除误匹配点对;再次,利用重叠区域的归一化协方差相关函数最大化得到视频前k帧配准效果最佳的单应性矩阵,作为后继视频帧场景拼接的映射矩阵;同时,采用KLT算法对k+1的后继视频帧特征点进行动态跟踪,若匹配点对的数量变化超过了给定的阈值,则认为当前的最优单应性矩阵需要进行优化和变换,重新计算k幅视频帧中新的特征点对,经匹配后求取新的最优单应性矩阵。在交通场景中的拼接实验证明,该快速算法平均视频帧的拼接处理速度小于100ms,对存在旋转、尺度缩放、视角以及光照变化的图像都具有良好的拼接效果,具有参数估算准确,计算量小、速度快的优点,能够满足系统对视频拼接的实时性和精确性要求。     

基于KAZE特征匹配的偏振图像配准算法研究

偏振成像系统主要通过多相机或多通道成像,图像之间存在平移或旋转,偏振解析前必须进行图像配准,否则可能会产生虚假偏振信息。传统的配准算法主要有SIFT和SURF的特征配准算法,但其采用线性高斯金字塔进行多尺度分解来消除噪声和提取特征点,易造成边界模糊和细节丢失。本文从非线性尺度空间构建出发,提出一种基于KAZE特征匹配的偏振图像配准算法。首先,利用Hessian矩阵寻找特征点及其描述向量;然后以最小Hamming距离作为特征点的度量,计算单应矩阵并利用双线性插值实现不同偏振方位角图像之间的配准;最后,以FD1665P相机拍摄的图片为样本进行了实验验证。实验结果表明,本文算法相对基于SIFT和SURF特征点匹配的配准算法,归一化互信息增大、均方根误差减小,配准精度有很大提高。     

基于FAST角点检测的图像配准算法

提出了一种具有类SIFT描述特征的FAST角点检测的图像配准算法。先利用FAST对图像进行特征点提取;然后,采用圆环结构算子对提取出的特征点进行类SIFT的特征描述;最后,通过K-D算法将提取出来的特征点进行粗匹配,并使用视差梯度进行预筛选,使用RANSAC算法提纯,从而实现特征点匹配。试验结果表明,与SIFT算法和改进的SIFT算法相比,本算法减少了误匹配的数目,提高了匹配的精确性和稳定性。     

一种基于匹配强度的特征点匹配消除歧义算法

双视图的特征点匹配过程中,用相关法进行初始匹配以后匹配集合中会出现很多有歧义的匹配点,其中含有大量的误匹配点,这样的匹配点对集合不利于对基本矩阵进行有效估计.提出一种消除匹配歧义的算法,求一个称为匹配支持强度的函数值,这个函数描述的是一个匹配点对被附近其他匹配点对支持的程度,然后用某种策略,将匹配支持强度最高的匹配点对提取出来放入一个集合,以达到消除匹配歧义的目的.实验结果证明该算法能较好的达到消除匹配歧义的目的,消除歧义以后得到的匹配点正确率很高.     

基于ASIFT改进算法的无人机图像特征匹配方法研究

无人机图像纹理丰富、特征显著,在机器视觉三维重建及机器人导航中应用广泛,但其视角变化大,且易倾斜。传统的尺度不变特征变换(SIFT)算法和Affine SIFT(ASIFT)算法等图像特征匹配算法误差较大,难以满足应用要求。针对该问题,提出了一种基于ASIFT的改进算法。首先用ASIFT算法模拟图形畸变,然后利用SIFT算法中的k d树算法对最邻近特征点进行快速搜索匹配,最后加入随机抽样一致算法,得到匹配对的参数模型,同时对不符合模型的误差匹配对进行剔除。实验结果表明,该算法可以优化匹配效果,提高匹配速度。     

基于改进形状上下文的双焦图像深度估计

针对深度估计时两幅双焦图像特征点的误匹配问题,提出了一种基于改进形状上下文特征点的校正方法。首先引入了对尺度、视角、光照等具有不变性的SSURF特征向量,利用SSURF特征向量匹配算法在双焦单目视觉系统采集的焦距不同的两幅图像之间进行目标SSURF特征点的匹配。提出一种改进的形状上下文描述符,对局部特征匹配点对进行误匹配的校正。然后根据空间物点与所成像点距图像中心矢量大小及摄像机的焦距值之间的几何关系,利用校正后的特征点完成相关的计算从而获取目标物的深度信息。实验表明,校正后的方法进行深度估计具有较小的误差和较好的估计效果。该深度估计方法有较大的实用价值。     

基于余弦相似度的改进ORB匹配算法

针对ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)在匹配多相似区域图像时误匹配率高的问题,提出一种基于余弦相似度的改进ORB算法。该算法首先通过汉明距离(Hamming distance)最近邻匹配,计算匹配特征向量的余弦相似度;其次通过梯度计算法计算余弦相似度的最优阈值范围;然后将汉明距离高自由度最近次近邻粗匹配结果,利用余弦相似度不变性剔除不在最优阈值范围的匹配点;最后用RANSAC算法再次精确匹配。实验结果表明:该算法能在保证匹配特征点数以及实时性的基础上,高效降低误匹配率,尤其在匹配多相似区域图像时,可将原算法产生的误匹配率降低80%左右,同时该算法还超越了原算法在图像发生视角、旋转、尺度、模糊、光照变化时的适应性。     

SIFT特征在图像配准过程中的应用研究

针对现有基于特征的图像配准方法所存在的特征提取的多样性和相似度计算的复杂性等问题,提出了一种基于SIFT特征的图像配准方法．首先利用SIFT算法提取出图像的特征点,用欧式距离比进行特征匹配,然后利用图像位置的先验条件,采用RANSAC算法去除误匹配,最后计算出待配准图像和基准图像间的变换关系参数．实验结果证明了该算法的有效性．     

动态场景下基于视差空间的立体视觉里程计

针对实际的复杂动态场景,提出了一种基于视差空间的立体视觉里程计方法.利用SIFT特征点的尺度和旋转不变性及一些合理的约束条件,实现左、右图像对和连续帧间的特征点匹配和跟踪.通过结合了RANSAC的最小二乘估计滤除运动物体上的干扰特征点,得到较为准确的运动参数的初始值,在视差空间中推导出视觉里程估计的数学模型,通过最小化误差函数得到最终运动估计.实验结果表明,该算法在室内外存在运动物体的复杂动态场景中都具有较传统方法更高的精度.     

印刷品缺陷检测系统的快速配准方法研究

根据印刷品的特点和质量要求,以药盒为例对印刷品图像配准算法进行研究,提出了一种新的针对印刷品图像的配准算法。在基于线段特征的粗配准后,在离线确定的纹理丰富的四个局部(包括待测样品和标准模板)区域采用SIFT方法估计特征点信息,综合特征点匹配对信息估计位置偏差量,经平移实现待测印刷品与模板的高精度配准。实验结果表明,该算法能够快速、有效地配准采集到的印刷图像。