收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于相位信息的图像匹配技术及应用研究

王彩玲  
【摘要】:图像匹配技术是图像处理、机器视觉领域中的基础技术之一。图像匹配的目的是估计两幅或多幅待匹配图像之间的变换参数使得这些图像在空间上达到最佳对准。随着民用、军用智能系统以及宇宙探索等领域巨大的需求推动,图像匹配技术正在经历着日新月异的发展。然而如何得到鲁棒、高精度、高效、适用于复杂场景的匹配结果仍然是困扰着研究人员的难题。 本文针对图像匹配中迫切需要解决的若干关键问题展开工作,围绕基于图像信号的相位匹配技术进行了研究,分别面向结构化场景、高精度要求环境以及复杂场景的图像匹配问题,对基于相位信息的图像匹配及其在基于单目视觉的机器人运动估计中的应用进行了深入研究,并取得了一定的研究成果,具体内容如下: 针对结构化环境,提出了一种新颖的鲁棒的匹配Hough谱表征和匹配图像轮廓。并证明了Hough谱所具有的平移、旋转、缩放和周期特性。匹配Hough谱将二维图像轮廓转换为一维信号,用一维Hough谱表征形状的旋转与缩放参数,在Hough密度空间中来表征形状平移参数。图像轮廓的Hough谱将图像的旋转、缩放参数与平移参数解耦合,旋转参数对应于Hough谱在相位轴上的平移,缩放参数对应于Hough谱的幅度,通过匹配Hough谱能有效的估计形状间的平移、旋转与缩放参数,对噪声、遮挡等具有一定的鲁棒性,具有较高的配准精度。 针对高精度图像匹配问题,在Fourier域相位相关算法的基础上提出了一种高效和鲁棒的频域局部上采样Fourier变换实现高精度的图像配准。局部上采样Fourier变换通过由粗到精的策略,首先根据传统的相位相关方法估计出像素级精度的配准参数,之后在频域对互相关功率谱的局部邻域进行上采样矩阵Fourier变换,实现图像的局部高精度相位相关,得到图像间亚像素级平移参数。对于存在旋转和缩放变换的图像对之间的匹配,根据Fourier变换中幅度谱的平移不变性,将旋转和缩放参数映射为图像在Fourier域的幅度谱的旋转和缩放,从而将旋转、缩放参数与平移参数解耦合,再结合极对数变换,幅度谱的旋转和缩放转换为平移,进而根据局部上采样Fourier变换估计出高精度的匹配参数。实验表明该方法能够估计出高精度的图像匹配参数。 针对复杂场景,在超复小波域相位干涉理论的基础上提出了一种基于优化函数的多尺度图像匹配方法来估计非线性图像运动。以二维希尔伯特变换和解析信号的四元定义为基础,构造四元超复数小波,其相位能够编码图像在水平和垂直方向的局部平移,在每个尺度上构造局部相位差目标函数,并求取目标函数的极值作为这一尺度上图像运动估计的约束,根据四元超复数小波的多尺度特性,通过大尺度的运动估计引导小尺度的估计参数实现多尺度相位解缠,得到鲁棒的序列图像中相邻帧图像运动光流场。实验表明与Wai Lam Chan提出的超复数方法相比,本文方法的光流估计精度有所改善,从大量真实数据光流实验可以看出,基于超复数小波相位干涉和解缠的光流估计方法有效的估计出了复杂场景序列图像间的运动。 针对图像匹配在机器人运动估计中的应用,提出了一种乡村道路环境下基于单目视觉的机器人运动估计方法。首先,乡村道路图像缺乏规则纹理,很难提取稳定的特征,采用超复小波相位干涉方法估计乡村道路序列图像之间的运动。针对机器人在乡村道路环境下的运动特性,提出了4自由度(4-DOF)机器人运动模型将图像运动映射为机器人运动。并根据分块的随机采样一致(RANSAC)算法排除光流场中野值给机器人运动估计带来的误差,以及通过俯仰角补偿算法补偿俯仰运动对机器人定位产生的扰动。由实验可知,基于超复数小波相位干涉和解缠的图像匹配和光流估计方法以及4-DOF机器人运动模型和俯仰角补偿算法,能有效的估计乡村道路环境下单目视觉机器人的运动参数。 最后,对全文进行了总结,并且对今后进一步的研究方向进行了展望。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张强;那彦;李建军;;基于边缘几何特征和频域相关技术的图像匹配方法[J];应用光学;2006年04期
2 冯志全,张少白,董吉文,成谢锋,王永燕;迭代函数系统IFS吸引子图像匹配技术的研究[J];小型微型计算机系统;2003年09期
3 彭真明,张启衡,魏宇星,张覃平;基于多特征融合的图像匹配模式[J];强激光与粒子束;2004年03期
4 姜凯,陈海霞,汤建华;一种快速图像匹配算法的设计与实现[J];计算机工程与应用;2004年11期
5 孔晓东,屈磊,桂国富,梁栋;基于极约束和边缘点检测的图像密集匹配[J];计算机工程;2004年20期
6 周兵,沈钧毅,彭勤科;一种新的基于对称色彩空域特征的图像匹配方法[J];小型微型计算机系统;2005年01期
7 国澄明,李铁盘,朱永松,张凤珊,肖瑞珠;基于TMS320C6415的图像匹配处理机的设计和实现[J];红外与激光工程;2005年04期
8 杨延西,刘丁,辛菁;模糊遗传图像相关匹配算法[J];仪器仪表学报;2005年11期
9 江和平;沈振康;;基于局部交叉熵的图像匹配跟踪算法[J];红外与激光工程;2005年06期
10 许林林;王国宇;;基于小波多尺度分析的图像匹配[J];微计算机信息;2007年03期
11 蒋新土;吕岳;;基于改进的加权Hausdorff距离的图像匹配[J];计算机应用研究;2007年04期
12 刘永林;王新宇;于勇;;Hough变换在图像匹配中的应用[J];遥测遥控;2007年S1期
13 杨辉;杨瑞峰;吴赛燕;;基于ARM的机器人视觉导航系统的设计[J];机械工程与自动化;2008年05期
14 郎利影;张晓芳;杨志勇;李竹梅;;相位相关算法在条形码识别中的应用[J];河北工程大学学报(自然科学版);2008年04期
15 于起峰;雷志辉;刘晓春;李强;朱宪伟;;基于生物视觉的目标匹配原理与实验进展[J];红外与激光工程;2008年06期
16 李世威;刘团结;王宏琦;;基于图像匹配的CBERS-02B卫星HR相机图像拼接方法[J];遥感技术与应用;2009年03期
17 韩冰;王永明;刘杨;董茜;刘伟卿;;一种基于积分图像的快速归一化积相关算法[J];弹箭与制导学报;2009年05期
18 王年;周梅菊;夏杰;梁栋;;基于最小生成树与概率松弛结合的谱匹配算法[J];系统工程与电子技术;2009年12期
19 石磊;靳敏;吴长伟;;一种改进的距离变换匹配算法在遥感图像目标识别中的应用[J];黑龙江工程学院学报(自然科学版);2010年02期
20 赵鹏;白振兴;范文同;;基于主成分分析的快速图像匹配研究[J];电子技术应用;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘吉平;郭艳柳;;一个基于惯量椭球的遥感图像匹配新算法[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
2 唐榕;蒋大林;丁学爽;;基于角点检测的图像匹配方法综述[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
3 牛毅菲;汪渤;苗常青;;图像匹配方法研究[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年
4 周敏;陈蜀江;黄铁成;侯敏;时珍霞;;基于灰度变换技术的图像匹配方法研究[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年
5 李德广;李科杰;高丽丽;;基于多尺度多方向相位匹配的立体视觉方法[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
6 刘峡;邱杰;;IGRT图像匹配的误差分析[A];2007第六届全国放射肿瘤学学术年会论文集[C];2007年
7 徐炜;黄士坦;贺占庄;;基于免疫克隆选择算法的快速图像匹配[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
8 李鼎;王超;张红;张波;;基于相位相关的星载SAR图像控制点的自动匹配[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
9 王科伦;任鸿翔;王德强;;基于投影特征的快速图像匹配算法[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
10 徐炜;贺占庄;黄士坦;;基于模糊相似计算的快速图像匹配[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王彩玲;基于相位信息的图像匹配技术及应用研究[D];南京理工大学;2012年
2 魏宁;模式识别中图像匹配快速算法研究[D];兰州大学;2009年
3 李壮;异源图像匹配关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 葛永新;图像匹配中若干关键问题的研究[D];重庆大学;2011年
5 吕娜;图像匹配与跟踪研究[D];西安交通大学;2008年
6 梁建宁;特征选择与图像匹配[D];复旦大学;2011年
7 于秋则;合成孔径雷达(SAR)图像匹配导航技术研究[D];华中科技大学;2004年
8 王彦;基于视觉的机械手目标识别及定位研究[D];西安理工大学;2010年
9 王慧燕;图像边缘检测和图像匹配研究及应用[D];浙江大学;2003年
10 李赣华;基于摄像机和二维激光测距仪的三维建模关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐同龙;基于多尺度小波匹配的研究[D];山东建筑大学;2011年
2 石友学;图像匹配中若干问题的研究[D];大连理工大学;2004年
3 苗志华;基于图像轮廓的匹配算法的研究与应用[D];北方工业大学;2010年
4 马松辉;图像匹配在导航制导中的应用[D];西北工业大学;2002年
5 刘波;基于图像分割的非线性医学图像匹配[D];华中科技大学;2004年
6 夏奇;基于点模式匹配的图像匹配方法的研究[D];华中科技大学;2004年
7 章凤翎;基于轮廓的图像匹配技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 孟玲玲;进化计算及其在图像匹配中的应用[D];合肥工业大学;2003年
9 黄帅;基于Harris尺度不变特征的图像匹配算法研究[D];合肥工业大学;2010年
10 杨锋;图像匹配系统的嵌入式实现[D];武汉理工大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 朱江滨;视觉技术:汽车应用新宠[N];中国电子报;2007年
2 本报记者 钟燕平 通讯员 桂银生;播种机性能检验有了高新装备[N];农民日报;2003年
3 钟燕平 桂银生  ;播种机性能检验有了高新装备 [N];中国花卉报;2003年
4 本报记者 钟燕平 通讯员 桂银生;播种机性能检验有了高新装备[N];农民日报;2003年
5 王永成 田开砚 魏昆;美军担心来自潜艇的威胁[N];中国国防报;2004年
6 田龙生;俄军“蜘蛛”B撕破美国TMD网[N];中国国防报;2004年
7 曾友春;关注战场环境信息发展趋向[N];中国国防报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978