局部仿射不变特征的提取技术研究

发布时间：2017-06-02 03:14

  本文关键词：局部仿射不变特征的提取技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：局部仿射不变特征不但能够在图像平移、旋转、尺度、光照和视角变换的条件下保持不变,并且在噪声干扰和目标部分遮挡的条件下比全局仿射不变特征具有更高的稳定性,因此被日益广泛地应用到多个图像处理领域,主要包括图像配准、图像拼接、图像融合、目标的识别与跟踪、图像检索和三维重建等。局部仿射不变特征的提取作为上述应用的基础,其提取精度和执行效率直接影响着后续算法的研究方向和实现结果。本文详细地分析了当前几种主要的仿射不变特征提取方法,深入研究了相机多视点仿射成像模型和仿射几何变换理论。根据当前仿射不变特征提取方法的优势与不足,提出新的仿射不变特征提取方法以及适合该特征的描述子提取方法,并对新方法进行了详细的测试与分析。本文的主要研究内容及成果分为以下几个方面:(1)将仿射不变特征区域密度的概念引入对提取方法的评价之中,使得图像特征提取方法能够动态地估计自身对图像内容的适应程度,并引入相对仿射不变特征区域密度预先估算特征提取方法的重复率,使其能够进行匹配前的扩展或筛选,为特征提取方法的评价、配准效率和配准精度的提高提供可靠的保证。(2)针对纹理图像包含大量不易匹配的条状最稳定极值区域的情况,提出对最稳定极值区域(MSER)进行匹配前的形状检测。通过去除条状MSER提高了特征区域的配准率;针对纹理图像包含大量微小重复性结构使提取的MSER相似度很高的问题,借助嵌套MSER的差集具有较好的灰度层次这一特点,提出了基于最稳定极值间区域的B+MSER算法。实验表明:该算法提取的仿射不变特征区域具有很高的区分度,其重复率和较强噪声条件下的稳定性均高于MSER算法。(3)为了评价MSER在噪声干扰和图像模糊条件下的实际稳定性,提出了MSER相对稳定度的概念。针对噪声和图像模糊对嵌套MSER和高稳定度MSER影响较小的特点,借助极值区域树中同一父节点下高稳定度的MSER,提出了基于组合最稳定极值区域的C+MSER算法。实验表明:该算法提取的仿射不变特征区域对噪声和图像模糊具有较强的抵抗力,其算法的重复率和配准率均优于MSER算法。(4)为提高描述子方向的计算精度和效率,分别采用轴向密集插值和面积积分的方式,设计了基于亮度质心不变矩的描述子方向计算方法。采用系数矩阵的计算方式,将复杂计算融入系数矩阵中预先完成,极大地优化了计算速度。实验结果表明:上述两种方法的计算速度均比SURF快4倍以上;其中面积积分式的方向计算精度比SURF算法更加均衡,轴向密集插值式的方向计算方法在某些方向的极高精度提示了系数矩阵仍有提升的空间。
【关键词】：局部仿射不变特征 MSER 亮度质心不变矩 SURF 描述子方向
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-31
• 1.1 研究背景及意义11-14
• 1.2 相关领域的研究现状14-29
• 1.3 本文主要研究内容及安排29-31
• 第2章 仿射成像的几何基础31-43
• 2.1 引言31
• 2.2 相机仿射变换模型31-39
• 2.3 双视点仿射成像模型39-42
• 2.4 本章小结42-43
• 第3章 扩展的稳定极值区域检测方法43-87
• 3.1 引言43
• 3.2 最稳定极值区域检测方法43-51
• 3.3 仿射不变特征区域密度51-56
• 3.4 图像退化与纹理图像的影响分析56-76
• 3.5 最稳定极值间区域估计76-80
• 3.6 组合最稳极值区域估计80-86
• 3.7 本章小节86-87
• 第4章 基于亮度质心的描述子方向计算87-100
• 4.1 引言87
• 4.2 轴向插值描述子方向计算方法87-91
• 4.3 面积积分式描述子方向计算方法91-95
• 4.4 实验测试与分析95-99
• 4.5 本章小结99-100
• 第5章扩展稳定极值区域算法与实验分析100-116
• 5.1 引言100
• 5.2 扩展的稳定极值区域算法100-102
• 5.3 改进的SURF描述子与RANSAC配准算法102-106
• 5.4 实验与分析106-114
• 5.5 本章小结114-116
• 第6章 总结与展望116-119
• 6.1 本文的研究成果和创新点116-118
• 6.2 有待研究的主要问题118-119
• 参考文献119-129
• 在学期间学术成果情况129-130
• 指导教师及作者简介130-131
• 致谢131

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐结绿,徐汉良,吕述望;仿射全向置换的构造和计数[J];通信技术;2003年05期

2 龚石钰;;两平面场仿射及其在工程上的应用[J];成都科技大学学报;1989年06期

3 李天宝,陈文波,石世宏;仿射图形的计算机作图方法的研究[J];南华大学学报(理工版);2003年01期

4 刘黎,董培蓓;平行线束法的仿射研究[J];工程图学学报;2004年04期

5 张青,李永慈,唐守正;基于仿射重构的树高测量[J];计算机工程与应用;2005年31期

6 张桂梅;任伟;储s，

本文编号：414123