半全局立体匹配算法的改进研究

针对半全局立体匹配中单一 Census 精度不足且边缘区域视差效果较差的问题,提出一种基于颜色差信息 BTCensus 和加入分割约束的半全局匹配算法。首先该算法采用联合三通道 BT 算法和 Census 变换的计算方式实现代价计算,缓解重复纹理歧义并提高不连续区域配精度;同时将图像分割得到的场景信息作为约束对代价聚合函数进行改进,保证割块内部的纹理平滑,提高边界纹理区域的匹配精度;最后引入图像分割信息进行分步中值滤波,平滑视差图。实验表明,该算法在重复纹理区域、视差不连续区域和弱纹理区域都取得了较好的视差效果,可获得高匹配率的视差图。     

基于弱纹理检测及视差图融合的立体匹配

为了在消除弱纹理区域匹配歧义性的同时保证纹理区域的匹配率,提出了一种基于弱纹理区域检测及视差图融合的立体匹配算法.该算法首先根据输入图像的颜色(灰度)变化情况检测出弱纹理区域,然后基于这一检测结果,对输入图像对应用改进的极线距离变换算法,以提高弱纹理区域像素的可区分性,接着,采用窗口匹配算法和置信度传播算法分别对原始输入图像和极线距离变换后的图像计算视差图谱,最后,以弱纹理检测的结果为基准,对这2张视差图谱进行融合,以实现在弱纹理区域和纹理区域的同步最优匹配.通过对弱纹理化后的Middlebury图像库中图像的实验表明,在几乎不增加计算复杂度的同时,该算法的匹配率比当前先进算法提高至少20％,同时,实验还表明了该算法对照度不一致输入图像对匹配的鲁棒性.     

基于色彩分割和自适应窗口的快速立体匹配

针对现有立体匹配算法难以兼顾匹配精度和速度的不足,提出了一种基于联合匹配代价的局部方法.首先,根据视差在同一色彩分割区域内平滑变化的假设,提出了一种利用参考图像和目标图像的色彩分割信息获得的基于任意形状和大小支持区域的匹配代价;然后在RGB色彩空间中,通过由窗口内的平均匹配误差、误差方差及较大窗口的偏向误差构成的窗口选择评价函数,获得基于自适应矩形窗口的匹配代价;最后,将这两种匹配代价进行有机的结合构成联合匹配代价,并通过局部优化方法获得稠密视差图.采用Middlebury dataset进行的实验结果表明,本文算法不仅可以提高视差不连续区域和低纹理区域的匹配精度,而且获得的视差与当前主流算法具有可比性.此外,所提算法的处理时间较之当前优秀的局部方法提高了约19～35倍.     

基于种子点传播的快速立体匹配

针对计算机视觉中的对应点误匹配问题,提出了一种基于种子点传播的快速局部立体匹配算法来进一步提高匹配算法的运行效率。该算法首先利用Canny算子提取图像边缘,结合边缘信息构造动态匹配窗口,以克服固定窗口对匹配带来的不利影响;然后利用AD-Census联合匹配代价在动态窗口上进行代价聚集,用WTA搜索策略得出初始视差图,对视差值进行筛选以确定种子点;随后利用像素间颜色差异将种子点的视差值传递给周围非种子点;最后采用区域投票和局部校正方式对视差值求精,进而获取精确的稠密视差图。实验结果表明,该算法可对Middlebury测试图生成高质量的视差图。与目前较新的局部立体匹配算法相比,其运行速度提高了1.8倍,满足了实际应用对速度和精度的要求,具有较高的实用价值。     

区域立体匹配算法的实现及改进

为了精确地建立两幅图像的匹配基元之间的对应关系,解决区域匹配算法计算量大等缺点,给出了一种区域立体匹配算法的实现及改进方法。将图像进行外极线校正,并在此基础上,采用一种结合隐含约束条件和唯一性约束条件的单向匹配算法（SMP算法）完成初次匹配及初次去除伪匹配;然后采用一种伪极线约束条件,对得到的匹配对进行二次去除伪匹配;最后,对得到的视差图进行插值运算。与SMP算法相比,本文算法的匹配精度提高了10％左右。另外,在匹配过程中,通过利用Box滤波加速方法,减少了计算匹配窗口相似性的复杂度,程序运行时间比BM算法缩短了50％。结果表明,改进后的算法提高了精度且能满足系统对实时性的要求。     

基于动态规划的分层立体匹配算法研究

动态规划是双目立体匹配的经典算法,针对控制点动态规划算法易产生横向条纹以及立体匹配普遍的边缘性和弱纹理区域问题,提出一种基于金字塔分层双向动态规划的改进立体匹配算法。该算法将分层模型加入传统动态规划方法,以低像素层级为高像素层级提供控制点集,并在匹配代价计算中采用一种自适应相关性测度函数,加以匹配代价滤波,提高算法精确度及实时性并获取高精度视差图。以Middlebury标准库中的图片以及实拍图片作为实验对象,实验表明所提出的方法具有较好的性能。     

利用自适应窗口实现不连续保护立体匹配

摘 要：针对计算机视觉中图像对应点的误匹配问题,提出了一种以扫描线优化为能量最小化框架,以最佳自适应窗口为匹配基元的立体匹配算法。该算法首先采用一种融合亮度和梯度信息的非相似度,然后通过平均匹配误差、匹配误差方差及较大窗口的偏移组成的窗口代价函数选取每个视差的最佳窗口作为匹配基元,并利用扫描线优化法及视差变化伴随亮度变化的约束寻找一条最优的匹配路径,最后通过回溯最佳路径得到稠密的视差图。实验结果表明,所提算法不仅能够保留基于自适应窗口的匹配算法能较好地处理大的低纹理区域和视差不连续区域的优点,而且可以加强相邻匹配基元间的视差连续性,从而获得更平滑、准确的视差图,另外所提算法的计算量比原有算法缩短了约3/ 4 。     

融合多尺度信息的各向异性立体匹配

针对传统立体匹配算法准确率低且在弱纹理区域存在误匹配的问题，提出融合多尺度信息的各向异性立体匹配算法(ASMSI)。首先构造各向异性的匹配代价计算函数，将梯度和相角信息引入代价计算过程中用于剔除弱纹理区域的离群点；随后采用融合多尺度信息十字交叉代价聚合计算每个支持域内的匹配代价；进一步经赢家通吃策略生成初始视差图；在此基础上进行左右一致性检测及后处理得到精修后的视差图；最后通过仿真实验对比图像中非遮挡、深度不连续区域的误匹配率和运行时间来评价算法模型。实验结果表明：所提算法能有效解决弱纹理区域的误匹配问题，使匹配准确率提高了5.02%,能够满足立体匹配过程中高效率、高精度的要求。     

基于机器视觉的铆接孔几何参数测量

为解决传统方法测量铆接孔几何参数效率低、准确性差等问题,提出基于机器视觉的铆接孔几何参数测量方法。该方法使用CCD相机采集孔的特征信息,通过灰度处理、双边滤波及直方图均衡化,降低颜色、噪声对图像的影响,使用粒子群算法优化Otsu双阈值分割提取感兴趣区域。使用Zernike矩亚像素边缘检测代替传统边缘检测算法,提高边缘检测精度,再通过形态学处理弥补像素损失。采用改进随机Hough变换(Improved Randomized Hough Transform, IRHT)提取特征,实现孔的中心坐标和半径测量,利用像素当量标定,将像素测量值转化为物理尺寸。经实验验证,该方法测量两孔间距误差小于2%,测量半径为2mm的铆接孔误差小于4%,优于质心法、圆拟合等传统测量方法。     

一种基于自适应窗口和图切割的快速立体匹配算法

针对基于图切割的立体匹配算法计算量大的缺点,提出了一种新的快速立体匹配算法。首先根据图像边缘特征自适应变化窗口,并采用灰度差平方和匹配(SSD)作为相似判定准则计算初始视差图,再通过左右一致性校验去除误匹配点,在构造能量函数时,将初始视差作为能量函数的一个参考项,最后采用图切割(graph cuts)算法求取使全局能量最小的视差最优分配。通过标准图像对测试了提出的方法,并与其他方法进行了比较,实验结果表明,该算法不仅能够保留基于图切割的立体匹配算法对大的低纹理区域和遮挡像素较好处理的优点,而且匹配时间短,运行时间比原有算法约缩短了三分之二,能够满足工程实用性的要求。     

自适应窗口形状的中值滤波

中值滤波去除噪声的同时,难免出现含有线形图像的边缘轮廓信息跟随丢失的情况。为了达到滤除图像噪声最大化,有用信息损失最小化的目的,根据图像边缘特征选择或设计了适当大小和形状的窗口来进行中值滤波等操作。一方面,创新性地提出将Hough变换应用到车轮裂缝CT图像的滤波窗口形状的选择上,针对单一方向轮廓的图像,利用Hough变换检测出裂缝的方向,从而采用与裂缝形状相应的窗口对裂缝进行有针对性滤波,将该方法与传统方法进行了对比实验,并将60层滤波后切片图像堆栈得到了三维图像;另一方面,针对含有多个方向轮廓的图像,为了进一步改善滤波效果,提出根据像素梯度设计斜向滤波器,对多方向的线对进行滤波,数据显示经改进方法滤波后图像的峰值信噪比(PSNR)较传统的中值滤波提高了4~6,结构相似性(SSIM)提高了1%~2%左右,最后用683层荞麦切片CT图堆栈得到三维图像,对比滤波前后图像,可知该方法滤波效果良好。     

基于置信度传播的变分自适应协同导航方法

协同导航过程中先验信息的准确性是保证协同导航系统精度和可靠性的重要关键因素。针对协同导航系统在复杂环境下会因外界干扰产生未知且时变噪声问题,提出一种基于置信度传播的变分自适应协同导航方法(SWSP)。首先以置信度传播(SPBP)协同导航贝叶斯框架为基础,完成基于置信传播机制的前向滤波;随后通过IW处理过程噪声和量测噪声作为贝叶斯估计的先验信息;进而利用前向滤波值构造滑动窗口对噪声进行平滑估计,从而解决因噪声时变而造成的协同导航系统滤波精度下降问题。仿真结果表明:当噪声时变时,进行平滑操作的SWSP算法与未进行平滑操作的SPBP算法相比,位置误差降低了90%,精度更接近于最优opt SPBP算法。     

基于高光谱图像的改进SIFT特征提取与匹配

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法所提取图像特征点数量少、误匹率高的问题,提出了一种基于高光谱图像的改进SIFT算法。首先,依据传统SIFT算法中高斯金字塔的构造思想,结合在不同波段下的高光谱图像具有相同宏观特征的特点,首次用高光谱图像作为原始算法中经高斯变换产生的图像,使得检测到的具有实际意义的特征点数量大幅增加;其次,传统SIFT算法以及大量的改进方法都只通过目标象元邻域范围内的像素信息来构造特征描述符,而忽略了像素点的位置信息,文中将目标象元的位置信息纳入了特征描述符,在特征描述符的匹配阶段,在利用邻域范围内的像素信息进行粗匹配之后,利用特征描述符中的位置信息进行精细匹配。仿真实验结果表明在限定最优值与次优值之比的情况下,采用高光谱图像构造高斯金字塔的方式能显著增加特征点的提取数量,更多地挖掘出图像中的极值点;在特征描述符中加入目标象元的位置信息作为特征点匹配第二阶段的判断依据,正确匹配数量达到原方法的59倍以上,极大提升了算法的匹配性能。     

无人机遥感山区公路图像去噪方法

为实现对遥感图像较好的滤波去噪效果并有效保持图像边缘细节,提出一种自适应开关均中值融合滤波方法,可有效处理无人机拍摄的公路遥感图像.首先,选定遥感图像的局部区域,并设定梯度变换阈值大小,同时为标记该区域内的各个像素点,定义标志数组.然后,与阈值进行比较,若当前用于比较的像素点的值比梯度阈值大,则进行自适应开关均中值融合滤波,利用自适应选定阈值来替代传统开关均中值滤波器的固定阈值;若当前像素点小于梯度阈值,则选取改进梯度倒数进行加权平滑处理,即针对图像局部区域建立相关函数,将权值参数按照局部统计特性适应性进行调整.由实验结果可知,与传统梯度倒数加权平滑算法相比,自适应开关内中值融合滤波算法能够滤除遥感图像中的脉冲和椒盐噪声,对其他类型的噪声也有较好的效果,同时保留了图像的边缘细节信息.实验结果表明,滤波处理的图像平均梯度指数提高了 ３．１６％ ,且参数均方误差( MSE )减少了约 ５％ ,具有较高的应用价值.     

基于二进小波和抗噪形态学的烟雾边缘检测算法

针对枪口烟雾图像的不规则性以及烟雾扩散速度快等特点,传统的边缘检测算法无法高效地提取烟雾边缘轮廓的问题,对烟雾图像采集技术、烟雾图像预处理技术以及烟雾图像边缘检测技术进行了研究,提出了一种改进的二进小波和抗噪形态学融合的边缘检测算法.首先,在 B 样条二进小波基础上,将二进小波消失矩的阶数提高到四阶;其次,选取方向不同的结构元素,得出改进的形态学算子;最后,用小波逆变换重新构造枪口烟雾图像,对其进行锐化处理,输出边缘信息.仿真结果表明,该算法检测出来的枪口烟雾图像边缘定位准确且清晰完整,能有效抑制噪声,在客观方面优于传统的边缘检测算法.     

强噪声下自适应Canny算子边缘检测

针对传统Canny算子不能有效滤除图像在解码处理和传输过程产生的椒盐噪声、无法保留边缘细节的问题,提出强噪声下Canny算子图像边缘检测算法.依据椒盐噪声的极值性、灰度差值性,将像元点划分为噪声点、疑似噪声点;根据分类之后的像元点自适应地改变滤波器窗口的大小和权值,在降低噪声影响的同时能较好地保留图像细节.引入8个方向...     

基于立体匹配技术的 X 射线分层成像方法研究

针对安检领域中行李箱内多层物体在二维透视图像中相互重叠,导致物体之间的形状不清晰、不易辨认和存在盲区等问题,提出了一种基于立体匹配技术的分层成像方法.该方法利用双目立体视觉原理,结合双角度投影的灰度信息对投影图像由外向内进行分割,并对分割结果基于相似属性进行匹配,结合视差进行分层重建.最后利用视差原理重建出不同深度的物体,实现了对不同深度物体的识别.经实验验证,该方法有效地消除了视图中的重叠现象,提高了对物体的识别准确率.     

基于双目视觉技术的磨粒高度检测

鉴于传统砂轮地貌检测方法所存在的缺陷，提出了一种基于双目图像的磨粒高度检测方法。该方法采用灰度模板匹配算法，通过优化模板尺寸，可以获得较高的匹配率。通过对各种尺寸的模板进行试验研究，得出优化的模板尺寸。使用优化模板对标准试件进行匹配，并对其高度进行估算，试验结果表明，估算误差小于5％。