一种基于SURF的图像配准改进算法_高素青

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基于改进SURF算子的高低分辨率图像配准方法

基于改进SURF算子的高低分辨率图像配准方法
( 1 . D e p a r t m e n t o f O p t i c a l a n d E l e c t i r c a l E q u i p me n t , t h e A c a d e m y o f E q u i p m e n t , B e i j i n g 1 0 1 4 1 6 , C h i n a ; 2 . C o mp a n y o f P o s t g r a d u a t e M a n a g e me n t , t h e A c a d e m y o f E q u i p m e n t , B e r i n g 1 0 1 4 1 6 , C h i n a )
Ab s t r a c t : Du e t o t h e l a r g e r e s o l u t i o n d i f f e r e n c e b e t we e n t h e t h r e e — d i me n s i o n a l l a s e r i ma g i n g s e n s o r a n d v i s i b l e i ma — g i n g s e n s o r , mi s ma t c h i n g f e a t u r e p o i n t s a r e n u me r o u s . I n o r d e r t o s o l v e t h i s p r o b l e m, a r e g i s t r a t i o n me t h o d o f h i g h - l o w r e s o l u t i o n i ma g e s b a s e d o n i mp r o v e d S U RF i s p r o p o s e d . F i r s t l y, l o w— r e s o l u t i o n i ma g e i s p r o c e s s d e t h r o u g h b i l i n e a r i n —

基于SURF特征的高动态范围图像配准算法

基于SURF特征的高动态范围图像配准算法
和 Wad提 出的 MT ( da rsodbt p法 f即 适 用 于 r B meint eh l i h ma) 4 l
定时,主要由曝光时问决定 。 出图像 的灰度级和场景光 输
线 辉度 之 间 的关 系 ,可 以用 相 机 响 应 函 数( a eaR so s C m r epne F nt n c ) 示 。 bv c Mai 用 求 解 超 定 线性 方 u ci . R 表 o F Dee e 和 l k采 程 组 的 方 法 , 从 多 曝 光 图 像 序 列 中 恢 复 C F。 随 后 R M iu aa N y r 表 了基 于 多项 式 逼 近 的 C F估 计 方 法 t ng 和 aa发 s R
文 献 标 志 码 :A
0 引言
近 年来 ,高动 态范 围 图像 合成 ( g y a cRn e Hih D n mi a g
方向平移量 , 从而实现配准。由于配准过程是大多进行位运
算 , 故 而 速 度 较 快 。但 是 其 缺 点也 是 显 而 易 见 的 。主 要 是
I g o oio ) mae C mp s in技术 获 得 了长 足 发 展 。真 实世 界 场 景 往 t 往 具有 很 高 的动 态 范 围, 传 统 数 码 照 相 机 由于 只 具 有有 限 而
Mi oo ue Ap lain V 12, . 2 1 c cmp t r r pi t s o.6No , 00 c o 2
文 章 编号 : 10 —5 X 2 1)—0 80 0 77 7 (0 020 0 -3
研 究与设计
微 型 电脑 应 用
21 年第 2 00 6卷第 2期
基于 S R U F特 征 的高 动 态 范 围 图像 配准 算 法

一种基于SURF算法的遥感图像配准方法及系统[发明专利]

一种基于SURF算法的遥感图像配准方法及系统[发明专利]

专利名称:一种基于SURF算法的遥感图像配准方法及系统专利类型:发明专利
发明人:雷添杰,袁满,程慧,张亚珍,李杨,王嘉宝,李翔宇,程子懿,黄锦涛,路京选,庞治国,王维平,杨轶龙,张炬,李世
灿,秦景,冯杰,李曙光,冯炜,杨会臣,赵春,宫阿都,李爱
丽,周沅璟,汪洋,刘中伟,万金红,徐静
申请号:CN201910354697.5
申请日:20190429
公开号:CN110060285A
公开日:
20190726
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种基于SUFR算法的遥感图像配准方法及系统。

所述方法包括:上传基准遥感图像和待配准遥感图像到GPU显存中;在GPU中以并行的计算方式,采用SURF算法分别对基准遥感图像和待配准遥感图像进行特征提取,得到第一特征描述子和第二特征描述子;第一特征描述子为基准遥感图像的特征描述子,第二特征描述子为待配准遥感图像的特征描述子;在GPU中采用快速近似最近邻搜索算法对第一特征描述子与第二特征描述子进行特征匹配,得到特征匹配图像;将特征匹配图像下载到CPU内存中,得到配准后的图像。

本发明在GPU中以并行的计算方式,采用SURF算法实现图像配准,能够提高遥感图像配准的运行速度,进而提高配准效率。

申请人:中国水利水电科学研究院
地址:100000 北京市海淀区复兴路甲1号D座721
国籍:CN
代理机构:北京高沃律师事务所
代理人:杜阳阳
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基于SURF的图像配准改进算法

基于SURF的图像配准改进算法
第 39卷第 1期 2016年 2月
长春理工大学hunUniversity ofScience andTechnology (Natural ScienceEdition)
Vo1.39 No.1 Feb.2016
基 于 SURF的 图像 配准改进算 法
灰 度 和基 于特 征 的两类 ,其 中 ,基于 特征 检测 的方 法
基 于 SURF的 图像 配准 技术 能够 较 为准确 地 匹
研究较 多 ,近年来 取得了飞速的发展 ,具有计算 简 配上两 幅 图像 的相 似部 分 ,但 是 ,由于描述 特征 点 时
单 、精度高等特点。D.G.I owe等人在 1999年 提出 使用的是 特征点周围像素 的信息 ,所以当两幅图像
张 凤 晶 ,王 志强 ,吴迪 ,于光
(空军航空大学 航天航天情报系 ,长春 130022)
摘 要 :为 了更好 地在保 证 图像 配准 的速 度前提 下 ,提 高配准 的精 度 ,本文提 出一种新 的基 于SURF的 图像 配准改进 算
法 改进算 法将 单向 匹配与方 向一致性 约束两者结合起 来,先 对待 配准 图像进行单 向匹配 ,再计算 出各个 匹配 点对之 间的
目前 ,图像配准技术 已经被广泛应用于计算机视觉 、 简 化计 算 ,大大 降低 了检 测特 征点 的计 算量 ,并 且它
遥 感 数 据 分 析 、全 景 图像 拼 接 、医学 诊 断 与辅 助 治 对 图像 的平 移 、旋 转 、缩 放 等 变 化 具 有 良好 的不 变
疗 、虚拟 现 实 等领 域 。 图像 配准 方 法 主要 分 为 基 于 性 ,进一 步提 高 了 SIFT算 法 的性能 。
图像配准是指对初始位置不 同的两幅图像 ,将 分 析 、总 结 多 种 特 征 检 测 方 法 的 基 础 上 ,提 出 了

一种基于改进SURF的遥感图像自动配准方法

一种基于改进SURF的遥感图像自动配准方法

一种基于改进SURF的遥感图像自动配准方法吕健春【摘要】现有的遥感图像自动匹配方法存在匹配准确度低、计算量大、配准效率低的问题,在经典SURF算法基础上,提出一种改进的SURF算法,首先提取遥感图像放射不变闭合区域,然后利用SURF算法提取该区域内的特征点,建立特征点筛选机制剔除信息含量低且分布不均匀的特征点,最后结合最小二乘法完成图像自动配准.研究结果表明,该配准方法在提高配准精度的同时,减少了运算时间,提高了算法的整体性能.【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】3页(P43-45)【关键词】遥感图像;SURF配准;仿射不变闭合区域【作者】吕健春【作者单位】中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司,广西南宁 530000【正文语种】中文【中图分类】TP751为了将不同时间、不同传感器(成像设备)或不同条件下(天候、照度、摄像位置和角度等)获取的同一场景的两幅或多幅遥感图像进行匹配、叠加,需要应用到遥感图像配准技术。

目前的图像配准技术可分为手工配准和自动配准。

随着计算机的普及和自动化的发展,自动配准技术应用越来越广泛,各种具备很强的抗干扰能力和鲁棒性的算法不断涌现。

图像自动配准方法又可分为基于点的配准和基于区域的配准方法。

基于区域的配准方法利用区域内所有像素的灰度信息,配准精度较高,但计算量大,速度较慢。

基于特征的图像配准方法首先提取图像的不变特征(一般使用特征点),然后对这些不变特征进行匹配进而完成图像之间的配准。

由于图像的特征点比区域内的像素点要少的多,因此大大减少了配准过程的计算量。

特征点配准中比较常用的算法,包括Harris算法、SUSAN(Small Univalue Segment Assimilating Nucleus)算法、SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法以及SURF(Speed Up Robust Feature)算法。

基于改进SURF的快速图像配准算法

基于改进SURF的快速图像配准算法
0 引 言
算法 , 利用扩散距离代替欧 氏距离进行匹配 , 利用随机抽 样

图像 配准是图像处理过程 中的关键技术 , 在 目标识别 、 图像拼接 、 变化检测 、 目标 跟踪 、 三维 重建 等领域 得到 了广
致( R A N S A C ) 算 法 从候 选 匹配 中排 除 错误 的 匹 配。文
Ab s t r a c t : Ai mi n g a t p r o b l e m o f p o o r r e a l — t i me a n d f a l s e ma t c h i n g o f i ma g e s ma t c h i n g a l g o r i t h m b a s e d o n s p e e d
中图分 类号 :T P 3 9 1 . 4 1 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 0 - - 9 7 8 7 ( 2 0 1 7 ) 1 1 01 - 5 1 03 -
Fa s t i ma g e ma t c h i ng a l g o r i t h m b a s e d o n i mp r o v e d S UR F
进行筛 选 , 采用 改进 的快 速近邻搜索算 法进 行特 征匹 配 , 到用 随机抽 样一 致 ( R A N S A C) 算 法剔 除误 匹配
对 。实验表 明 : 改进后 的算 法有效改善了匹配效率 , 提高了匹配准确度 。 关键词 :加速鲁 棒特征 ;图像熵 ; 最近邻搜索 ; 图像配准
HU Mi n— t a o,PENG Yo n g,XU Yu n
( S c h o o l o f l n t e r n e t o f T h i n g s E n g i n e e r i n g , J i a n g n a n U n i v e r s i t y , Wu x i 2 1 4 1 2 2, C h i n a )

基于SURF的图像配准与拼接技术研究共3篇

基于SURF的图像配准与拼接技术研究共3篇

基于SURF的图像配准与拼接技术研究共3篇基于SURF的图像配准与拼接技术研究1近年来,图像配准与拼接技术已经成为了数字图像处理的重要研究方向之一。

在许多应用领域中,例如遥感影像、医学影像、三维建模等,图像配准与拼接技术已经得到了广泛的应用。

随着计算机视觉技术的不断发展,图像配准与拼接技术也在不断的完善和提高。

其中一种最具有代表性的图像配准与拼接技术就是基于SURF的图像配准与拼接技术。

SURF(Speeded-Up Robust Features)是一种高效的图像特征提取算法,它可以在保证特征点数量和质量的同时,提高提取速度。

利用SURF算法提取的特征点几乎不受图像缩放、旋转、平移等变换的影响,具有较好的鲁棒性和准确性。

基于SURF算法的图像配准与拼接技术,可以较好地解决图像缩放、旋转、平移等问题,为数字图像处理提供了更好的技术保障。

在基于SURF的图像配准与拼接技术中,首先需要选取参考图像和待配准图像。

然后,利用SURF算法对两幅图像提取特征点,并进行特征点匹配。

通过对特征点的匹配,可以找到两幅图像之间的几何变换关系。

接下来,可以利用图像配准技术对待配准图像进行校正对准,从而使其与参考图像达到一致。

最后,可以利用图像拼接技术将校正后的待配准图像与参考图像进行拼接,得到最终的拼接结果。

其中,特征点匹配是图像配准与拼接的关键步骤之一。

SURF算法的特征点匹配策略使用的是一种特殊的描述子匹配算法——KD树。

KD树是一种数据结构,在高维空间中构建KD树,可以实现高效的最近邻搜索。

通过KD树可以快速地找到两幅图像中距离最近的特征点,并将其匹配起来。

通过特征点的匹配,可以计算出两幅图像之间的变换关系,并对待配准图像进行校正对准。

除了特征点匹配外,还有一些其他的关键步骤也需要注意。

例如,在图像配准中,需要对待配准图像进行坐标转换,从而使得其与参考图像的坐标系一致。

在图像拼接中,需要实现拼接过程中的图像去重、光照一致性等问题。

基于SURF的图像配准方法研究

基于SURF的图像配准方法研究
半径为6s(s为特征点所在的尺度值)的邻域内的点在 工、Y方向的Haar小波(Haar小波边长取缸)响应,并 给这些响应值赋高斯权重系数,使得靠近特征点的响 应贡献大,而远离特征点的响应贡献小,更符合客观 实际;其次将600范围内的响应相加以形成新的矢量, 遍历整个圆形区域,选择最长矢量的方向为该特征点 的主方向。这样,通过对1.1节的特征点逐个进行计
1 SURF检测及描述
SUI疆方法整体思想流程同SIFI’类似,但在整个 过程中采用了与SIFT不同的方法。两者关键技术的 对比如表l所示。 1.1特征检测
特征点的检测依然基于尺度空间理论。图像l中 x=O,Y)处的点,在尺度盯上的Hessian矩阵定义为:
日_iu?姒叫
(1)
【k(工,盯)L。(X,盯)J
registration approach based on SURF was proposed.Firstly,the feature points were extracted using SURF and the corresponding matching points were found using nearest neighbor method;then the mapping
图像上,通过扩大方框的大小形成不同尺度的图像金字 塔,9x9的方框滤波模板值见图2,图中灰色部分模板值
为0,对应二阶高斯滤波o'=-1。2、相应的尺度值s=庐1.2, 方框滤波模板同图像卷积后的值分别为D。、%、D",
万方数据
162
红外与激光工程
第38卷
进一步求解得到Hessian矩阵的△表达式116]:
第38卷第1期 V01.38 No.I
红外与激光工程
Infrared and Laser Engineering
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摘 要: 为了更好地构造逼真 的 虚 拟 环 境 , 提 高 虚 拟 场 景 中 图 像 配 准 的 效 率, 提出了一种改进的 S UR F算 法 。 改进算法根据特征点的数量和其间疏密关系作为判定条件 , 可以在更短时间 内 得 到 数 量 适 当 且 分 布 相 对均匀的图像特征点 , 同时在特征点匹配阶段利 用 H e s s i a n矩 阵 迹 的 正 负 性 提 高 特 征 点 匹 配 的 速 度。针 对 误匹配影响图像拼接准确性的问题 , 采用随机采样算法 ( 提高匹配的精确度 。 实验结果表明该算 R AN S A C) 提高了匹配效率 。 法节省了特征点检测和匹配的时间 , 关键词 : 图像匹配 ; 特征提取 ; 随机采样算法 S UR F 算法 ; H e s s i a n 矩阵 ; 中图分类号 : T P 3 9 1 文献标识码 : A : / D O I 1 0. 3 9 6 9 . i s s n. 1 0 0 9 3 4 4 3. 2 0 1 2. 0 9. 1 8 0 - j
其中 , 数 H e s s i a n 矩阵检测出的特征点集 为 数 组 P, 量为 N 。
图 1 改进后的特征提取算法 F i . 1 A n i m r o v e d a l o r i t h m o f f e a t u r e e x t r a c t i o n g p g
( , ; 1. C o l l e e o f C o mm a n d I n f o r m a t i o n S s t e m, P L A U n i v . o f S c i .& T e c h. N a n i n 2 1 0 0 0 7, C h i n a g y j g ; ; ) 2. U n i t N o. 7 8 5 2 8o f P L A,Y a a n 6 2 5 0 0 0, C h i n a 3.U n i t N o. 7 3 0 3 2o f P L A, S u z h o u 2 1 5 1 5 8, C h i n a
第1 解放军理工大学学报 ( 自然科学版 ) 4卷 第4期 ) 0 1 3年8月 J o u r n a l o f P L A U n i v e r s i t o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n 2 y g y(
计算机视 觉、 遥 感 数 据 分 析、 图 像 处 理、 虚拟现实 等领域。其 中, 基于特征检测的方法近年来取得
析、 总 结 多 种 特 征 检 测 方 法 的 基 础 上, 提出了
2 0 1 2 0 9 1 8 收稿日期 : - - ) 基金项目 : 国家科技重大专项基金资助项目 ( 2 0 0 9 Z X 1 0 0 0 4 7 2 0 - 作者简介 : 高素青 , 副教授 , 主要研究多媒体技术 , 6 3. c o m a o s u i n 2 0 0 5@1 g q g 通讯作者 : 高素青
第4期
等: 一种基于 S UR F 的图像配准改进算法 高素青 ,
3 7 3
) 描 述 算 子, 它对 S UR F( s e e d e d u r o b u s t f e a t u r e s - p p 图像平移、 旋 转、 缩 放 等 变 化 具 有 良 好 的 不 变 性. 并于2 进一步提高了 0 0 8年对该方法进行了完善, S I F T 算法的性能。 本文针对细节 丰 富 图 像 中 S UR F算法性能有 影响算法效率的问题, 提出了一种改进的 所下降, 匹配算法。改进的 S S UR F特征点提取、 UR F算法 以特征点 的 数 量 和 相 互 间 距 离 作 为 判 定 条 件, 可 为后 以得到数 量 适 当 且 分 布 相 对 均 匀 的 特 征 点, 续特征点 描 述 和 特 征 匹 配 阶 段 节 省 了 时 间, 提高 了匹 配 的 准 确 率。 同 时 在 特 征 点 匹 配 阶 段 利 用 H e s s i a n矩 阵 迹 的 正 负 性 提 高 了 特 征 点 匹 配 的 速 采 度。针对误 匹 配 影 响 图 像 拼 接 准 确 性 的 问 题, 用随机 采 样 算 法 ( 提 高 匹 配 的 精 确 度。 R AN S A C) 最后通过实验分析验证了本文算法的 合 理 性 和 有 效性。
I m r o v e d a l o r i t h m o f i m a e r e i s t r a t i o n b a s e d o n S U R F p g g g
1 2 3 G A O S u i n X u n u n, C h e n x i a TAN HUANG q g , j g
: A b s t r a c t T o b e t t e r c o n s t r u c t a v i r t u a l e n v i r o n m e n t a n d i n c r e a s e t h e i m a e r e i s t r a t i o n e f f i c i e n c i n t h e v i r - g g y , t u a l s c e n e t h e s e e d u t h e r o b u s t f e a t u r e s( S UR F) a l o r i t h m w a s i m r o v e d .T h e a l o r i t h m w a s b a s e d - p p g p g ,T o n t h e n u m b e r o f f e a t u r e a n d d e n s i t r e l a t i o n s h i w h i c h d e t e r m i n e t h e c o n d i t i o n s h e n u m b e r o f o i n t s y p p t h e a r o r i a t e a n d r e l a t i v e l u n i f o r m d i s t r i b u t i o n o f t h e f e a t u r e o i n t s c a n a c h i e v e w i t h i n a s h o r t e r t i m e . p p p y p T h e o s i t i v e a n d n e a t i v e u a n t i t o f H e s s i a n m a t r i x w a s u s e d t o i n c r e a s e t h e s e e d o f t h e f e a t u r e o i n t p g q y p p , s o l v e t h e r o b l e m w h i c h w r o n m a t c h e s i n f l u e n c e t h e r e c i s i o n o f i m a e m o s a i c r a n d o m m a t c h i n . T o p g p g g c o n s e n s u s( R AN S A C)w a s u s e d t o i m r o v e t h e m a t c h i n a c c u r a c .T h e e x e r i m e n t a l r e s u l t s s h o w s a m l e p g y p p , t h a t t h e a l o r i t h m c a n s a v e t h e f e a t u r e d e t e c t i o n a n d t h e m a t c h i n o f t i m ea n d i m r o v e t h e m a t c h i n e f f i c i e n o i n t - g g p g p c . T h e r o o s e d a l o r i t h m o f i m a e r e i s t r a t i o n i s m o r e e f f e c t i v e t h a n t h e S U R F i m a e r e i s t r a t i o n m e t h o d . y p p g g g g g : ; ; ; K e w o r d s i m a e m a t c h i n f e a t u r e e x t r a c t i o n S UR F a l o r i t h m;H e s s i a n m a t r i x R AN S A C g g g y 图像 配 准 是 指 对 初 始 位 置 不 同 的 2 幅 图 像, 将其中一幅进行几何变换( 如平移、 旋转以及缩放 , 等) 使其与另一幅图像在同一坐标系中重合 的 过 程。图像配 准 方 法 有 模 板 匹 配、 基于特征的方法
1. 1 特征点的快速检测 在S UR F 特征 点 描 述 符 的 形 成 过 程 中 需 要 花 费大量时间计算小波 , 为了提高算法效率 , 减少计算 算法在计算小波响应时做了相应改进 , 即在构 时间 , 先确定每一个特征点的主方 造特征点描述符之 前 , 然后计算其小波响应并形成特征点描述符 。 向, ( )框式滤波器尺寸确定 。 构造检测子首先要 1 通过设置的阶数和层数构建出块状响应序列 。 每个 块状响应都是以大小为阶数 × 层数的二维图像数组 结构实现的 。 每一个阶 — 层对可以确定一个滤波器 的尺寸 , 因此框式滤波器的尺寸 N 为 :
V o l . 1 4N o . 4 A u . 2 0 1 3 g
一种基于 S U R F 的图像配准改进算法
2 3 高素青1, 谭勋军 , 黄承夏
( 解放军理工大学 指挥பைடு நூலகம்息系统学院 , 江苏 南京 2 解放军 7 四川 雅安 6 1. 1 0 0 0 7; 2. 8 5 2 8 部队 , 2 5 0 0 0; ) 解放军 7 江苏 苏州 2 3. 3 0 3 2 部队 , 1 5 1 5 8
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