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《昆明理工大学》 2010年
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基于尺度不变特征变换(SIFT)的图像配准技术研究

周峰  
【摘要】:图像配准是从不同传感器或者相同传感器,在不同时间不同角度获取的两幅或者多幅图像进行匹配处理的过程,是解决图像融合、图像镶嵌和图像超分辨率重建等问题的必要前提。在实际应用中,由于图像之间存在着复杂多变的成像畸变,现有的配准技术很难适应配准图像有较大的尺度缩放、旋转、视角等变化的图像,且算法的复杂度较大,配准精度不是很高。因此图像配准技术一直以来是一个很困难的课题,研究图像配准技术具有重要的理论意义和实用价值。 本文对图像配准理论和背景做了简要的介绍,对图像配准方法进行了综述,分析了图像配准技术的热点和发展趋势。现有的配准技术中,基于特征点的配准有着配准精度高,受干扰、噪音等外界影响小,适用广泛等优点,是现在配准技术的主流方向。所以本文从基于特征配准为主要出发点,对目前流行的SIFT算法(Scale Invariant Feature Transform)配准技术进行了深入的研究和实验。对大量的实验结果分析验证了算法对图像的尺度变化、旋转变化、亮度变化保持不变,对视角变化、仿射变换、噪声也保持一定的鲁棒性。 虽然SIFT算法有着众多的优点,但是需要对图像的多个尺度空间进行搜索,对大量的特征点进行直方图加权运算,在面对大分辨率的图像配准时,配准的时间有时候会呈几何性增长。同时在大量的SIFT特征点中还存留一些不稳定的点,会降低配准精度和配准的效率。基于对以上问题的考虑,本文提出了对SIFT算法的改进:考虑到SIFT特征点是基于特征点邻域的像素梯度变化确定的,梯度变化大那么特征点的独特性更好包含了更多的图像信息,正好角点就是在邻域窗口内具有显著的梯度变化。所以本文将Harris角点检测算子引入到基于SIFT算法的图像配准过程中,对SIFT特征点的提取方法进行了改进,在多尺度空间检测特征点的同时对这些特征点进行Harris角点提取,筛选出更加能代表图像信息的特征点,而且减少了对特征点进行向量描述时的计算量。 实验结果显示大量不具有独特性的特征点被剔除,保留下来的特征点集中在图像参照物的轮廓处,特征点的数量减少了一倍多,但是这些点正好是更能代表图像信息的特征点。由于特征点的减少,大大减小了后续步骤的计算量,提高了配准的速度。之后对实验数据的分析证明了改进算法对于图像的配准,在保留原SIFT算法的众多优点后还提高了配准的速度和正确匹配的概率。 最后对图像配准领域未来需要进一步研究的方向进行了展望。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 马莉;韩燮;;主成分分析法(PCA)在SIFT匹配算法中的应用[J];电视技术;2012年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 樊曼曼;多源卫星遥感影像配准技术研究[D];燕山大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 程刚;郑小华;阳锋;徐祖舰;;三维全景视觉技术在农业机器人中的应用[J];安徽农业科学;2010年34期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘善磊;张亮;;基于相位相关和SURF算法的关键帧实时匹配研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 汪力;叶桦;夏良正;;利用特征点定位嘴巴[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 ;Loop-closing By Using SIFT Features for Mobile Robots[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 周凯;范瑞霞;李位星;;一种基于SIFT的MeanShift-粒子滤波融合跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 ;Rapid Target Recognition and Tracking under Large Scale Variation Using Semi-Naive Bayesian[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 ;A High-level Image Sequence Fusion Algorithm for Human Detection[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 邹丽晖;陈杰;张娟;窦丽华;;一种基于时空域流形的视频序列图像拼接算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 ;Machine Vision Based Flotation Froth Mobility Analysis[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 孙明竹;赵新;程小燕;孙程;卢桂章;;面向复杂作业的微操作机器人关键技术研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 肖洁;视觉注意模型及其在目标感知中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
8 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
9 田文;多视图图像的快速三维场景重建[D];华中科技大学;2010年
10 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
2 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 雒燕飞;地质灾害应急地理信息数据库设计及其应用[D];山东科技大学;2010年
4 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
5 倪希亮;基于尺度不变特征的多源遥感影像配准[D];山东科技大学;2010年
6 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
7 任天宇;自稳定航拍系统算法与设计[D];长春理工大学;2010年
8 李跃;三维运动估计在织物动态仿真中的应用[D];浙江理工大学;2010年
9 娄铮铮;sIB算法在图像无监督分类中的应用研究[D];郑州大学;2010年
10 王博;全景视觉智能移动机器人固有环境定位[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李德仁;浅论21世纪遥感与GIS的发展[J];东北测绘;2002年04期
2 李超;朱满;赵家平;;多源遥感影像融合效果的定量评价研究[J];测绘与空间地理信息;2010年03期
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10 李德仁;论自动化和智能化空间对地观测数据处理系统的建立[J];环境遥感;1994年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 宋智礼;图像配准技术及其应用的研究[D];复旦大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 陈明生;图像配准技术研究与应用[D];国防科学技术大学;2006年
2 范瑾瑾;基于多种搜索策略的分层图像配准算法研究[D];合肥工业大学;2009年
3 钱为;基于角点特征的图像配准技术研究[D];电子科技大学;2009年
4 罗代建;遥感影像配准与融合技术研究[D];电子科技大学;2009年
5 徐秀云;基于特征点的景象匹配技术研究[D];南京理工大学;2009年
6 尹聪颖;多源卫星遥感影像配准技术研究[D];燕山大学;2009年
7 冯嘉;SIFT算法的研究和改进[D];吉林大学;2010年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 薛顺瑞;张文;高原;刘怡;李游;;基于FPGA实现多级模板并行匹配[J];电视技术;2012年19期
2 王杉;陈翔;司寒羽;;基于遥感图像信息特征的单调递增SSDA算法[J];华东交通大学学报;2013年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 孙冬梅,裘正定;利用薄板样条函数实现非刚性图像匹配算法[J];电子学报;2002年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李忠新;图像镶嵌理论及若干算法研究[D];南京理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 张昀;动态图像序列的运动参数研究及应用[D];西北工业大学;2005年
2 邓加琼;复杂背景下的彩色人脸检测算法与实现[D];电子科技大学;2005年
3 陈静;图像配准特征点提取算法研究[D];南京理工大学;2006年
4 张明吉;自适应人体肤色检测中的若干关键技术研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2005年
5 马艳;基于颜色与模板匹配的人脸检测方法[D];大连理工大学;2006年
6 徐俊;复杂背景下人脸检测研究[D];南京工业大学;2006年
7 杨海城;面向复杂场景的人脸检测[D];厦门大学;2006年
8 丁莹;图像配准技术在医学图像处理中的应用研究[D];长春理工大学;2007年
9 邱军;弹性图像配准方法在气象图像中的应用[D];南京理工大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓传斌;郭雷;李维;;基于SIFT的遥感图像配准方法[J];传感技术学报;2009年12期
2 傅德友;赵秀影;梁心;商玉凤;董艳芹;;基于点不变特征的亚像素级图像配准技术[J];光电技术应用;2010年03期
3 汪道寅;胡访宇;;基于改进SIFT算法的视频序列图像配准[J];无线电工程;2011年02期
4 曹玲玲;;一种遥感图像的配准方法[J];电脑开发与应用;2011年02期
5 陈裕;刘庆元;;基于SIFT算法和马氏距离的无人机遥感图像配准[J];测绘与空间地理信息;2009年06期
6 李晓明;郑链;胡占义;;基于SIFT特征的遥感影像自动配准[J];遥感学报;2006年06期
7 田阿灵;赵振兵;高强;;基于SIFT的电力设备红外/可见光图像配准方法[J];电力科学与工程;2008年02期
8 苑津莎;赵振兵;高强;孔英会;;红外与可见光图像配准研究现状与展望[J];激光与红外;2009年07期
9 李宝华;周焰;张朝伟;;图像拼接技术在军事监控系统中的应用[J];微计算机信息;2008年27期
10 王妍;;一种快速稳健的特征匹配方法及其鲁棒性分析[J];中国高新技术企业;2007年16期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高炳像;刘俊;;基于Fourier-Mellin变换的红外图像配准[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年
2 闫利;郭勤;;高精度图像对准关键技术研究[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年
3 赵云丰;付冬梅;尹怡欣;王嘉;;基于人工免疫的红外与可见光图像配准方法[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(二)[C];2008年
4 介鸣;黄显林;;基于月面特征点配准的视觉导航[A];第25届中国控制会议论文集(下册)[C];2006年
5 孟强;王艳阳;张蔚;付慧君;龚建舟;陆惠忠;;肺癌影像引导放疗不同图像配准方法比较[A];中华医学会放射肿瘤治疗学分会六届二次暨中国抗癌协会肿瘤放疗专业委员会二届二次学术会议论文集[C];2009年
6 翟胜军;姜晖;张鑫;;一种基于角点的图像配准方法[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
7 董继扬;邱智勇;陈忠;;基于脉冲耦合神经网络的MR图像快速配准算法[A];第十四届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2006年
8 李红波;倪国强;;图像配准中特征点匹配分析与展望[A];第三届全国嵌入式技术和信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
9 杨红喆;刘连芳;;全景图拼接技术研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
10 张翼;宋志坚;;一种用于脊柱外科三维手术导航的配准方法研究[A];2008年医疗仪器学术年会暨理事会论文汇编[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 卫星;许健民详释风云二号C星[N];中国气象报;2004年
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3 本报记者 陈磊;让“他”替你吃药挨刀[N];科技日报;2005年
4 四川 胥绍禹;指纹识别方法及指纹锁的设计(一)[N];电子报;2006年
5 魏刚;中国进入指纹消费时代[N];北京科技报;2007年
6 蔡涛 关景火 李德华;塑造“面子”[N];计算机世界;2002年
7 记者  潘竑;指纹支付:电子支付的最佳补充[N];金融时报;2006年
8 李丹;我星飞翔[N];中国气象报;2004年
9 游雪晴;专家指出:不要炒作虚拟人[N];科技日报;2003年
10 中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室 周密陶建华;与电脑面谈[N];计算机世界;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 徐玉华;二维光学和距离图像配准方法及其应用研究[D];合肥工业大学;2011年
3 刘朝霞;航空遥感图像配准算法研究[D];大连海事大学;2011年
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5 朱宪伟;基于结构特征的异源图像配准技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
6 高峰;图像配准中的几何特征不确定性建模及匹配方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 时永刚;广义距离度量和多模态图像配准技术研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2004年
8 王彪;计算机视觉技术在低空突防与精确打击中的应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
9 赵振兵;电气设备红外与可见光图像的配准方法研究[D];华北电力大学(河北);2009年
10 王东峰;多模态和大型图像配准技术研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈燕文;基于SIFT与小波变换的图像配准融合方法研究[D];武汉理工大学;2011年
2 吴毅良;一种基于SIFT和SUSAN特征的图像配准方法[D];暨南大学;2011年
3 冯卫平;多波段多极化SAR图像配准技术研究[D];杭州电子科技大学;2010年
4 李洪;双光谱图像检测的图像配准融合技术[D];暨南大学;2005年
5 王海峰;深度图像配准技术的研究及在古遗址数字化展示中的应用[D];西北大学;2011年
6 刘钰菲;InSAR图像配准算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 陈志雄;基于图像配准的SIFT算法研究与实现[D];武汉理工大学;2008年
8 叶耘恺;基于边缘特征的图像配准方法研究[D];重庆大学;2004年
9 刘琼;智能优化算法及其应用研究[D];江南大学;2011年
10 曾琦;基于DM642图像处理平台的图像配准算法研究[D];上海交通大学;2010年
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