图像匹配算法研究

西安电子科技大学硕士学位论文图像匹配算法研究姓名：张强申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：那彦20060101图像匹配算法研究作者：张强学位授予单位：西安电子科技大学相似文献(10条)1.学位论文陈廉清基于计算机视觉的微小轴承外表面缺陷检测研究2008微小轴承在生产和装配过程中，少量轴承外表面会产生压坑、划伤等缺陷，且表面上的压坑、划伤其大小、深度与分布位置都是随机的。轴承企业目前普遍采用人工目测方法对轴承进行逐一检查，不仅工作量大、效率低，而且漏检率高，影响产品出厂质量。采用CCD图像识别技术对微小轴承进行非接触检测，是解决这一问题的有效途径。论文依托浙江省科技攻关项目(2007C31014)和宁波市工业科技攻关项目(20058100014)“基于CCD图像识别技术的微小轴承表面缺陷检测系统研究”，设计开发了由CCD摄像机、光电传感器、图像采集卡及显示设备组成的微小轴承表面缺陷检测系统，综合运用计算机技术、传感器技术、通信技术及数字图像处理分析技术等实现信息的获取、传输、处理和控制，实现了微小轴承表面缺陷的在线检测。分析了计算机视觉检测中抑制噪声常用的滤波方法、边缘检测和图像的阈值分割技术及边缘检测算子等理论，通过实验及对检测时间和检测效果的综合比较，选择了适合本系统的Canny边缘检测算子。提出了三点定圆法来检测圆心坐标，在保证检测精度的情况下，该方法与常规Hough变换方法相比，减少了运算量，缩短了运算时间，使检测圆心的速度大大提高。在对轴承表面缺陷进行检测时，将轴承内圈和外圈作为一个整体，利用差影法进行检测，运算量小、耗时短，检测结果能满足要求。对轴承密封盖(有刻印文字部分)采用优化的图像匹配算法进行检测，通过轴承圆心实现快速粗定位，利用刻印文字对扇形区域灰度统计的影响，实现精确细定位，进行快速图像匹配，最后检测目标区域并判断轴承的质量。设计了由PLC、气动控制系统组成的微小轴承自动输送装置与剔除机构。通过实验可以看出：本系统的测量结果是令人满意的。2.学位论文王文明基于图像匹配的导航方法研究2006图像匹配就是要在同一场景的不同图像间寻找对应关系。本文主要探讨了用于导航的图像匹配算法。高精度的导航技术在民用和军事上都具有极其重要的意义。图像导航在很多导航系统用来提高导航精度。图像匹配是图像导航中的关键技术，图像匹配系统在实时图和基准图之间寻找匹配位置，得到位置信息提供给航行器。本文从边缘特征的提取、统计特征的计算、图像特征的匹配和图像导航仿真系统的设计等几个方面展开论述。首先研究了边缘的提取方法，对常用的边缘提取算法进行了讨论和分析。由于实际中有些设备获取的是彩色图像而非灰度图像，接下来讨论了彩色图像的边缘提取方法，并比较了不同的彩色空间中边缘提取结果的差异。本文还讨论了图像的矩特征来作为图像的不变特征。图像的矩特征是图像的一种统计特征，代表了图像整体的特性。本文讨论了几何矩、Zernike矩。Zernike矩具有正交性和旋转不变性，可以作为图像的不变矩特征。针对边缘图像，可以使用结构矩来作为图像特征，本文提出了基于Zernike矩计算的结构矩。图像匹配方法可以分为两类：基于区域的方法和基于特征的方法。在图像导航系统中，由于图像的不同来源和获取时间的不同，主要使用基于特征的方法。这里主要讨论了基于图像边缘特征的方法。获得了图像特征以后，就需要在实时图和基准图之间进行匹配。图像匹配的要素包括相似性度量，搜索策略和搜索空间。这里讨论基于图像间存在仿射变换的前提下，针对相似性度量，讨论了基于不变矩和基于Hausdorff距离两种度量方法。针对搜索策略，分析了遗传算法搜索、金字塔分解、基于小波的多分辨率搜索。经过实验选取了基于小波变换的多分辨率搜索方法。最后设计实现了一个图像导航仿真平台软件。软件可以用来对图像特征提取算法和图像匹配算法进行性能仿真和功能仿真。仿真软件由以下几个部分组成：航迹选择模块、实时图生成模块、图像匹配模块、结果输出模块。通过使用软件仿真实际工作过程，可以对图像特征提取算法、图像匹配算法的性能和适用性研究给出直观迅速的反馈。3.学位论文张绍明近景测量中图像识别与匹配技术研究2005数字近景摄影测量技术近年来获得了很大的发展,在很多领域得到了广泛应用.而作为实现数字摄影测量的关键技术,数字图像匹配技术具有重要意义.本文主要结合我所的近景摄影测量项目,针对数字近景摄影测量当中的图像识别和匹配技术展开工作,系统的论述了图像的匹配原理和算法.文中首先探讨并研究了数字图像匹配的基本原理与方法,并给出了相似度量和最小误差匹配的基本数学模型.然后阐述了基于误差估计原理的图像匹配算法——最小二乘图像匹配、自适应抗差最小二乘图像匹配及贝叶斯图像匹配的基本原理及其计算过程.文中还系统的论述了图像的边缘检测的原理和方法,给出了图像边缘检测的数学模型以及若干有效的边缘检测算子.本文在以上各方法的基础上,提出了一种新的、适用于近景摄影测量的组合式图像匹配算法.最后利用研究的数字近景摄影测量图像匹配软件进行试验,结果表明文中给出的算法模型能够对实验中的数字图像进行可靠的识别和匹配,满足数字近景摄影测量项目的要求.4.学位论文陈建彬数字视频判读方法的研究2004数字式视频判读系统利用多媒体技术和数字图像处理技术，分析和处理光电经纬仪的测量数据，对测量结果进行修正，是靶场光电测量系统的一个重要组成部分。本文结合实际的科研项目，从视频判读系统的现状出发，具体而深入地讨论了提高数字视频判读速度和精度的方法。文章主要分为两个部分，分别如下：在图像预处理方面，由于图像的多样性，在实践应用中，为了提高判读速度和精度，对于不同特点的图像应采取不同的图像处理方法或对算法中的参数进行适当调整，本部分通过大量的试验，对平滑滤波、阈值分割、边缘检测、图像细化、形态学处理等方法进行了研究，并对试验结果进行比较，选择出最适合系统的算法。在视频判读方法研究方面，在介绍判读原理基础上，讨论了系统的各种判读方法及优缺点。针对图像背景比较复杂的判读情形，提出了一种基于图像匹配的判读方法，此方法通过选取目标图像中的一部分作为模板，将目标图像作为搜索图，应用各种匹配方法，总结出其各自的应用范围，提出了一种图像匹配算法：基于单位矩阵的图像匹配算法，提高了系统的抗干扰能力，扩大系统的应用范围。文中实验所用图像均为红外摄像机采集的空中目标图像，文中算法在Windowsxp、VisualC++6.0、MATLAB6.5环境下编程实现。5.学位论文李伟地面场景光学图像辅助导航技术研究2008图像辅助导航是未来飞行器组合导航发展的重要方向，寻找适应性强、精度高、计算快的不同传感器图像匹配算法一直是其研究的核心问题。论文围绕红外与可见光图像匹配的难点问题，光学图像辅助导航中若干关键技术进行了研究，本文主要完成以下工作：(1)分析红外和可见光图像的成像特征和差异，比较两者共同区域的边缘类型，并对其边缘进行数学描述，对常用的边缘提取算法进行讨论和分析，提出一种基于Tsallis熵的边缘检测方法，利用图像的局部的熵信息，计算滑动窗口内图像的Jensen-Tsallis散度-方向对，由Jensen-Tsallis散度确定候选边缘像素，再利用Jensen-Tsallis的方向信息细化并连接边缘像素，实验表明该方法能有效提取红外与可见光图像的共性边缘特征。(2)研究基于边缘特征的图像匹配算法。研究了基于3-4DT的边缘匹配方法和ESD相关匹配方法，提出一种基于距离变换的相似性度量方法，并比较它们在匹配适应性、匹配精度等方面性能，给出了实验结果。穷尽搜索匹配位置计算量非常大，本文采用非遍历寻优的搜索策略，利用蚁群算法的快速全局寻优能力，提出一种多维空间蚁群算法的图像匹配方法，以大幅减少计算量。(3)研究Fourier变换的平移、旋转、缩放特性在图像匹配中的应用，以及Fourier-Mellin图像匹配方法的实现，讨论双谱的性质，提出一种基于双谱的图像匹配方法，该方法不受高斯噪声的影响，实验结果表明，该方法成功实现了具有旋转、尺度、平移变换关系的图像之间的匹配。(4)研究SIFT特征描述符及其降维问题，本文利用核主成分分析的特征提取方法，对每个特征点的SIFT描述符进行降维处理，然后建立它们的初始匹配，进而结合数字地形图，建立导航参数的约束方程，提出一种基于蚁群算法的最小截取二乘鲁棒估计方法，估计飞行器载相机的位置和姿态，实现运动平台的图像辅助导航。6.学位论文张如礁一种噪声视频序列中视频对象的分割方法2008视频编码技术历经了近30年的发展和标准化，成功实现了从“波形”编码到“模型”编码的转变，更通用、更强大的第二代编码方式成为多媒体技术的主要发展趋势。MPEG-4标准就是在这种背景下应运而生的，该标准是面向对象的，即以视频序列中前景对象的分割为前提，这也正是视频分割成为目前研究热点的原因之一。本文的工作重点是从具有静止背景的噪声视频序列中提取前景运动物体。在对比国内外关于对象分割算法性能的基础上，本文结合静止背景的视频序列的特点，采用基于变化检测的分割方法来实现对象的提取，该过程包含变化检测、边缘提取和对象跟踪三部分，各部分的工作体现如下：(1)在变化检测部分中，对高阶统计理论进行深入分析与研究，并与两次帧差相结合，针对具有静止背景的噪声视频序列，提出一种基于两次帧差高阶统计的变化检测方法，准确有效地提取出关键帧中的VOP。(2)在边缘检测中，噪声消除与边缘定位是两个相互矛盾的部分，是一个“两难”问题。本文从边缘检测的“两难”问题出发，对小波变换和多分辨率分析在边缘检测中的应用进行了分析和研究，并与图像的不变矩特征相结合，提出一种小波多尺度边缘检测的方法。实验证明该方法实时性好，并且抗噪能力明显提高。(3)在对象跟踪三部分中，对Hausdorff距离在图像匹配算法中的应用作了探讨，提出了改进的Hausdorff距离跟踪方法。该算法用改进的Hausdorff距离跟踪器在目标附近邻域来实现目标的跟踪，大幅度减低大范围全局跟踪匹配的时间复杂度，然后根据跟踪到目标的二值模型来提取出运动目标。改进的Hausdorff距离采用平均Htausdorff距离代替排序Hausdorff距离。实验表明，该策略加快了匹配过程，提高了抗噪性能，能准确跟踪出运动目标。在对分割和跟踪策略进行研究的同时，注意到算法的适用性，强调了运动分割与时域跟踪之间的紧密联系。在对象提取策略中加入了预处理及后处理方法，为算法的有效应用提供了保证。7.期刊论文黄勇.王建国.黄顺吉SAR图像匹配算法及实现-信号处理2003,19(2)合成孔径雷达(SAR)图像的匹配处理是SAR图像后处理及应用的重要环节.本文提出了一种基于图像特征的匹配实现方法.针对两幅SAR图像,该方法先进行边缘检测和区域轮廓提取以及区域特征描述,然后基于图像区域不变矩来实现图像的自动匹配.利用真实SAR图像进行了试验,获得很好的试验结果.8.学位论文姜凯全自动金丝球焊机中芯片图像实时定位方法研究2003本课题以开发全自动金丝球焊机图像识别系统软件为主要研究内容,论文中对课题期间所做的主要工作进行了介绍和总结.首先,介绍了全自动金丝球焊机的工作原理,分析了其图像识别系统可以利用的两种方法,即图像计算机处理系统和软件型图像处理系统,并结合课题的实际情况选择采用后一种方法.然后,对现有的数字图像预处理技术进行了研究,针对本课题的特点着重讨论了数字图像预处理中灰度直方图修整和中值滤波两种图像增强技术.试验对比了Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、Krisch算子及Laplacian算子五种边缘检测算子,通过对芯片图像边缘检测的对比试验选择了适合本系统的Roberts边缘算子.其次,讨论了目前常用的几种基于灰度匹配的快速图像匹配算法,如FFT算法、幅度排序相关算法、序贯相似检测算法(SSDA)、多辨率塔型结构算法(MPSA)、基于遗传算法(GA)的快速搜索算法等,通过具体试验并结合其原理分析了它们的优缺点,分析表明这些算法都不能满足全自