基于特征点集的匹配算法应用于卫星姿态确定

综合了灰度与几何特征匹配方法,依据局部纹理能量分布选取特征点集,并利用特征点集的几何约束关系构建了可描述图像整体特征的模板.通过逐步求精方法实现了实时图像与基准图像的匹配.首先通过特征点集匹配进行粗搜索;然后通过精搜索以及角度校正得到实时图像中目标偏移旋转量.该特征点集算法与传统图像匹配算法相比较,在保证精度的基础上能提高匹配速度,且具有一定的旋转不变性和抗噪性.仿真实验证明了该算法的可行性.      

嫦娥一号卫星CCD立体相机月表图像镶嵌

鉴于嫦娥一号CCD相机获取图像的特殊性, 选用投影的方法, 完成了Apollo12, Apollo14和Apollo15登月点区域的月表正视图像镶嵌. 在分析圆柱投影表象的基础上, 推导出了月球割35o Mercator投影公式. 首先读取单轨数据的经纬度和灰度, 进而根据四个角点的经纬度建立空图框, 并根据分辨率、长度比与月球投影理论分别在纵向和横向上进行网格划分, 实现图框的像元化. 通过单轨图像和图框的坐标匹配完成灰度镶嵌, 匹配误差控制在一个像元以内. 对重叠区域的灰度值进行平滑处理, 最终图像还原来完成月表图像的镶嵌. 该方法有普遍适用性, 可以用于其他轨道图像的镶嵌.      

基于新息正交的工业CT图像自适应缺陷识别

针对X射线投影图像的特点,研究基于Kalman滤波算法新息正交原理的缺陷识别问题.建立了投影图像的二维状态空间模型,定义了确定图像区域大小与灰度的动态评价函数和相应的阈值.在分析Kalman滤波算法新息正交性的基础上,得到了一种新的缺陷判别方法,提出了图像数据自适应补偿算法,提高了图像的识别效率和精度,并通过实验验证了方法的有效性.     

基于单幅立式标靶图像的单目深度信息提取

针对在智能车中车载单目视觉系统已经检测到路面障碍物的情况下,计算障碍物相对于本车的距离问题,提出了一种仅利用单幅标靶图像且无需相机内部参数的图像深度信息提取方法．该方法利用一种放置于相机前方的立式标靶,建立图像纵坐标像素与实际成像角度之间的映射关系,结合投影几何模型实现实时深度信息的提取．依据立式标靶图像的特点,设计了包括标靶图像感兴趣区设置、模板匹配、候选点聚类、筛选及精确定位等处理的亚像素级角点检测及定位算法．实验结果显示,该方法具有较高的测量精度及实时性．相对于在路面摆放参照物的方法,该方法无需大标定场地且规避了数据拟合引起的误差．同时该方法标定只需一幅图像,过程简单,便于实际应用．      

一种基于三角形重投影的虚拟视角合成

相比较传统的视角插值合成方法只能在基线上合成虚拟图像,提出的一种基于三角形重投影的虚拟视角合成方法,可以在已知少数几个匹配点的情况下,将场景内容自动迭代划分为一致和非一致三角形区域,通过不同策略的三角形重投影实现更加自由的视点的虚拟图像合成.划分过程中引入直线段约束可以解决直线纹理在三角形接缝处的畸变问题,保证最后的合成图像中场景表示在此处的连续性.利用设计的可信度函数,沿一定搜索路径可找到更多的新匹配点,从而带来更多的一致三角形区域.将此方法应用到虚拟彩色图像的合成,实验结果证明了此方法可以在更大视点范围内合成逼近于真实图的虚拟图像.     

着陆避障中双目立体匹配方法与仿真

摘要： 在着陆避障过程中，利用双目相机拍得的图片进行立体匹配得到稠密的地形高程图是一种有效的方式.文中对绝对误差之和(sum of absolute differences, SAD)、全Census变换以及稀疏Census变换立体匹配方法原理进行说明，针对SAD算法无法处理左右图像亮度不一致的情况提出了对匹配窗口进行灰度规范化以及加入LOG滤波的改进措施，并且对上述方法分别应用数据库图像和沙盘拍图进行仿真测试及比较，从匹配错误率和实时性的角度分析各算法在地外星体着陆这种特殊场景中的使用性能.     

已知初始匹配对的图像四元松弛匹配算法

提出了已知初始匹配对的四元松弛匹配算法,该算法以向量旋转角的旋转和缩放不变性特征作为匹配对的优化准则,首先计算向量旋转角度差值,然后通过构造支持度函数和剔除策略选出最优匹配对.在初始错误匹配比例较高和游动误差较大的情况下能够实现正确匹配.通过大量图像实验证明,该算法在匹配速度和正确率上优于桑农松弛匹配算法.     

图像法求液滴表面张力和接触角

空间流体实验具有无人操作的特殊性,需要对监控图像进行实时处理,得到目标参数.本文研究了利用照相机捕捉到的液滴灰度图像,分析求取液滴的表面张力、接触角、体积等物理参数的方法.针对液滴的灰度图像,利用边界提取、域值分割等图像处理方法,得到液滴的基本轮廓.建立基于液面像素点坐标的拉普拉斯方程,运用牛顿一拉夫逊法、龙格-库塔法、坐标轮换法等多种数值方法,对液滴的边界进行拟合,寻求最优的轮廓拟合点.根据最优的拟合点,确定液滴的物理参数.提出了利用牛顿法与一维寻优相结合的算法进行轮廓拟合的方法,并与文献[1]提出的算法进行了比较,证明了该方法具有收敛速度较快,拟合精度较高的特点.该方法是实现空间蒸发液滴热毛细对流和接触角测量实验的一项关键技术,同时也可以运用到非接触测量的实验场合.      

基于递推自适应权重的快速稠密立体匹配

针对经典自适应权重稠密立体匹配算法计算量大的问题,提出了一种递推自适应权重算法.重新定义相邻像素的权重为距离衰减因子和色彩差异函数的乘积,不相邻像素权重为相邻像素权重的累乘,色彩差异越小、距离越近的像素权重越大;证明了在新的权重定义下,一维空间的匹配代价融合可以通过两次递推完成,真实图像的匹配代价融合可以通过4次递推完成,同时给出相应递推公式;递推匹配代价融合时每个像素每一视差只做4次乘法和8次加法,计算量比窗口大小为35×35的经典自适应权重算法小约两个数量级;基于递推匹配代价融合实现了一种快速稠密立体匹配算法.使用Middlebury大学的测评集测试该算法,证明了递推自适应权重算法的速度和精度均优于经典自适应权重算法.     

基于ASIFT的离线签名认证方法

通过分析现有局部不变特征方法及含伪装签名数据集的特点,提出了一种基于具有仿射不变性的尺度不变特征变换(ASIFT)的离线签名认证方法.该方法对签名图像进行预处理(包括灰度化和放缩),对处理后的图像进行ASIFT关键点检测和特征描述符提取,对从查询签名图像和参考签名图像中提取到的描述符进行匹配,对匹配的结果采用随机采样一致性(RANSAC)方法去掉错误匹配,并计算正确匹配点的描述符之间的平均距离;通过比较平均距离及正确匹配点的个数与给定阈值的大小来判断认证是否成功.使用了含伪装签名的数据库对提出的方法进行测试,实验结果表明该方法与现有方法相比等误率降低了5%.      

用图像模板测量技术检测零件不规则薄圆孔的研究

针对零件的不规则薄孔,常规的方法无法对其精确测量,提出了一种基于数字图像处理的模板匹配检测方法,运用数字图像处理技术对采集的圆孔网像进行截取、降噪、分割、边缘检测等处理,再把提取出的圆与标定模饭上的标准阋进行比较,实现对不规则网孔尺寸的检测,并通过实验证明了陔方法的可行性和实用性.     

基于脊线校准的指纹细节点匹配算法

对自动指纹识别系统(AFIS, Automated Fingerprint Identification Systems)中居于重要地位的细节点匹配算法进行研究,对基于校准的细节匹配算法进行了修正.在细节点相关脊线信息的提取阶段,提取分叉点相关脊线的拓扑信息,并将其引入后续的校准和匹配算法.采用一种半可变的限界盒以适应指纹图像的非线性形变.引入一个新的参考量计算并比较脊线相似度,以更低的计算代价解决匹配中参考细节点对的选择问题,加快匹配算法的收敛速度.将脊线校准和细节点匹配两个阶段结合起来,采用一种新的更简单有效的方法进行细节匹配.测试结果表明,改进的匹配算法能够在使用较少资源的前提下,提高指纹匹配速度,改善系统的匹配性能.      

实时棒材图像识别与跟踪方法研究

多目标识别跟踪的关键问题是特征提取和目标匹配.为了提取生产线上堆积棒材的特征,提出粘连目标分割和多目标识别的方法.采用中值滤波和形态学滤波去除噪声,自适应阈值化和分水岭变换分割粘连目标;然后采用区域统计、参数识别、噪声区域去除以及聚类分析等手段进行目标特征识别,提取出棒材的质心点坐标作为特征;对棒材图像序列提出采用模板匹配、相近位移匹配和Kalman滤波的方法建立跟踪链,通过插入、删除、更新链节点进行目标跟踪;对于图像处理中可能出现的漏检目标和虚增目标,进行了计数结果校正.在现场采集了100帧连续图像后,采用此方法跟踪计数的精度为96.2%.      

基于空间解析几何关系的焦点投影位置测量

为了抑制工业计算机层析成像(CT,Computed Tomography)过程中的重建伪影,研究了一种基于空间解析几何关系的射线源焦点投影位置测量方法,并完成了计算机仿真和实验验证.该方法根据工业CT扫描系统的几何结构关系建立射线源焦点投影位置和转台旋转中心投影位置之间的空间解析表达式,然后通过测量转台旋转中心在多个位置的投影来解析求解射线源焦点投影位置.该方法要求转台具有3个自由度:旋转,平行于探测器方向移动,和垂直于探测器方向移动.仿真和实验结果表明,该方法能够有效抑制重建伪影.该方法无需使用特殊模体,不需要任何先验几何参数,较现有方法更为方便.      

BP网络实时图像自动选取算法研究

实时图像的自动选取是景像匹配自动化的关键技术.提出了一种基于神经网络的实时图像自动选取算法.仿真研究表明,引入Sobel算子的3层BP网络实时图像自动选取算法结构简单、训练时间短和分类准确性高,其并行处理能力能满足景像匹配技术的实时性要求.经最小二乘和Bayes精匹配算法检验,实时图经此网络选取、粗匹配和精匹配,可达到高于0.5像素的定位精度.     

卫星遥感图像信息作为姿态敏感器的应用研究

陆标敏感器可以从卫星遥感图像信息中提取卫星的姿态信息,它根据卫星实时图像与基准图像之间的偏移量,计算出卫星的姿态。对陆标敏感器的总体方案进行了设计,在图像匹配技术中采用基于区域特征的先粗匹配、后精匹配的匹配算法,在姿态确定算法中对可能达到的姿态测量精度进行了理论分析,研究表明陆标敏感器可以获得较高精度的卫星姿态信息,作为新型光学姿态敏感器具有重要的研究意义。     

一种基于智能卡的指纹认证方案

利用智能卡安全的计算和存储能力,在智能卡上不仅存放指纹特征模板,而且还实现两个特征集合的比对,指纹识别算法的其它过程则由经过认证的读写设备来完成.指纹的预处理仅包括三个部分:基于8个离散方向的方向场计算,在脊线方向使用平滑算子而在垂直于脊线的方向使用增强算子的图像增强和直接对脊线进行跟踪的特征提取算法.比对过程中首先根据两个集合中的全等三角形求出它们的旋转和平移参数,然后对根据参数进行转换后的特征集合进行点模式匹配.根据实验获得的卡上比对时间和识别率表明该方法的合理性,可用于工程实践.     

无需先验信息的水平集SAR图像分割方法

给出了一种基于水平集演化、无需任何先验信息的SAR图像分割方法.该方法是一种基于区域信息的统计活动轮廓模型方法,通过利用分段阶跃函数估计图像概率密度函数,克服了利用特定概率分布模型估计概率密度函数时,需要利用先验信息预先假定图像概率分布模型的问题;通过引入惩罚项,避免了费时且难于操作的水平集函数重新初始化过程.还给出了具体的数值实现方案和相关参数取值,改进了数值实现中的迭代终止条件.实验结果表明,固定使用列出的参数,无需任何人为干预,对于大多数图像都可获得令人满意的分割结果;对于少数图像,通过简单的参数调整也可得到良好结果.     

火星车绝对定位方法选择

针对火星巡视探测任务,提出3种火星车绝对定位方法:无线电测控定位、图像匹配定位、位置圆定位。无线电测控方法首先确定环绕器的轨道,然后利用环绕器和火星车的器间通信定位确定火星车的绝对位置;图像匹配方法利用着陆过程中的降落图像与带地理信息的着陆区地形图进行匹配,实现火星车的位置确定;位置圆方法通过敏感器在多个时刻测量阳光矢量方向和重力矢量方向,结合星历信息求解火星车的位置。对3种方法进行分析比较,根据定位精度、使用约束等因素,给出在轨使用建议:位置圆定位为基本方法,无线电测控定位作为校验手段,图像匹配定位作为修正手段,以满足火星车快速、高精度的定位需求。     

基于6自由度机械臂的景像匹配半实物仿真

为克服传统景像匹配半实物仿真系统的不足,提出了一种机载景像匹配半实物仿真系统实现方案.该方案采用6自由度机械臂的运动和屏幕投影运动模拟飞行器的运动状态,利用摄像机采集大屏幕模拟实时图获取过程,通过多线程控制和网络控制实现多个子系统的信息同步,利用高精度摄像机标定场实现系统的相对和绝对定位.该系统具有良好的扩展性,可缩短景像匹配系统的研发周期,降低研发成本.系统应用后,已节约试飞实验经费超过1 000万元人民币.