基于ORB算法改进的影像匹配方法

在摄影测量学中应用ORB算法时,影像匹配存在特征分布不均、误匹配率较高及匹配精度为整像素级等不足.针对这些问题进行如下改进,控制特征数目及特征分布,增加核线约束及相关系数条件,结合最小二乘匹配算法.此外,为了增强该算法对大角度旋转影像的适应性,将影像间的仿射变换参数作为最小二乘匹配中几何畸变参数的初始值.实验证明,该算法应用于影像匹配时,不仅可以保持ORB算法的高效性,获得均匀分布、高精度的匹配特征,而且对大角度旋转影像具有一定适应性.     

改进AKAZE算法的泥石流区无人机影像特征匹配

针对在泥石流区灾害应急中使用无人机高分辨率影像特征匹配时时效性较低的问题,本文提出了一种改进AKAZE无人机影像特征匹配的算法。该算法首先使用AKAZE特征点检测算法提取局部稳定不变特征,用二进制描述符BEBLID描述检测到的特征点,采用最近邻次近邻距离比(NNDR)完成初步匹配;然后采用核线几何约束计算变换矩阵,达到内点提纯、提高匹配质量的目的;最后选取5组同一无人机序列影像进行特征匹配试验,分别与经典SIFT算法、AKAZE算法、ORB算法进行比较。试验结果表明,该方法的匹配准确率与SIFT算法接近,略高于AKAZE算法,明显优于ORB算法,计算速度明显优于SIFT算法和AKAZE算法,基本达到ORB算法的计算效率。本文方法能较好地应用于对匹配精度和匹配时效均要求较高的泥石流场景无人机影像数据处理中。     

基于改进ORB和匹配策略融合的图像配准方法

针对Oriented Fast and Rotated Brief(简称ORB)算法在图像配准中不具有尺度信息、BRIEF算法不具有旋转不变性以及特征匹配精度低等问题,本文提出一种基于改进ORB和匹配策略融合的无人机航拍图像配准方法。首先,通过简化多尺度空间检测特征点,采用稳健的RootSIFT描述符进行特征描述,用来提升特征描述的稳定性。然后,结合距离比值、双向匹配和余弦相似性测度(Cosine Similarity)匹配策略获得初始匹配。最后,利用随机抽样一致性算法(RANSAC)确定最终的特征点匹配关系,计算空间变换参数,实现图像的精确配准。实验结果表明,该方法在图像尺度、旋转和光照变化方面均表现出良好的性能,并提高了图像匹配准确率和配准精度。     

融合飞控传感器的无人机影像匹配方法

在拒止环境下无人机视觉定位问题中,ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)具有高效、快速、稳定的特点,因而可以作为无人机实时影像与基准图匹配算法。本文针对传统ORB算法不具备尺度不变性,且在特征提取过程中存在特征点分布不均匀的问题,提出一种结合飞控传感器的无人机影像匹配方法。利用气压计与加速计经扩展卡尔曼滤波计算后的高度,通过双性线插值法定量改善无人机实时影像尺度,减少了ORB算法中构建影像金字塔所造成的系统开销,通过四叉树算法对提取的特征点均匀化,最后采用网格运动统计(Grid-based Motion Statistics, GMS)算法进行初次误匹配点剔除,再用随机抽样一致算法(RANSAC)筛选精确匹配点。实验结果表明,本文方法能够有效地减少无人机实时影像与基准图匹配时间,同时可以获得均匀的匹配点对,保持较高的匹配正确率。     

基于改进ORB和RANSAC算法的无人机影像特征匹配方法

针对ORB和RANSAC算法存在的不足,文中提出通过对Harris角点函数的改进和将空间一致性原理思想引入RANSAC算法,提出一种改进的无人机影像特征匹配方法,并选择两组代表性的像对进行实验.实验结果表明,改进算法在特征点识别、误匹配剔除和尺度不变性方面的性能均有明显的提升,为无人机影像匹配提供借鉴.     

不同特征提取算法对相机运动估计的适用性研究

针对不同特征提取算法对不同传感器平台获取的影像空间相对关系估计的适用性问题,该文以不同来源的影像数据为研究对象进行实验分析。采用基于特征的影像匹配算法SIFT,SURF,ORB对影像进行特征提取和匹配,利用RANSAC算法进行粗差剔除,随后使用归一化的八点法估计基础矩阵,最后采用辛普森距离统计像素均方根误差。结果表明,在不考虑速度的情况下,SIFT算法对于各类影像的相对位置关系估计有较好的精度;ORB算法在速度上有较大优势,检测和匹配的特征点数目最多;SURF算法的速度和精度介于两者之间。     

基于特征的影像匹配算法性能评估

目前,针对影像特征匹配的算法有很多,但是对于不同地物特征的影像,无法准确地选取可适用的匹配算法。针对此问题,本文选取了四种稳健的算法SIFT、SURF、ORB、AKAZE,在四种不同地物特征的相似影像上进行特征点检测,之后结合不同的描述子进行影像特征匹配,并对所检测的特征点的重复率及其描述子进行适应性实验,以此来判断不同算法对不同地物特征的影像适应范围。实验数据表明:针对特征点适应性实验,AKAZE算法在各类影像上所提取的特征点相对比较稳定;针对特征点匹配实验,在影像不涉及旋转变化时,AKAZE与SIFT描述子结合进行特征点匹配,影像的匹配率显著提高;若要实现影像的旋转不变性,此时可选用SURF-SIFT、AKAZE。     

无人机影像匹配中尺度不变特征应用改进

针对尺度不变特征变换算法用于无人机影像匹配中存在匹配效率低下,误匹配较多等问题,该文提出一种特征点提取优化算法,并改进了特征点匹配策略。通过将原始影像划分格网,依据每个格网影像信息熵的大小来合理分配各格网中特征点数量,实现了基于纹理信息丰富程度的特征点均匀分布;基于Harris兴趣值进行筛选,保留了适合于摄影测量的特征点;采用一种多层次自适应的匹配策略,在尽可能保留正确匹配的同时提高了匹配正确率。基于一对由小型无人机拍摄影像的实验结果表明,所提方法在大量减少SIFT特征点的同时,保证较高的正确率,增加了匹配点的精度,且提高了算法效率。     

利用亮度排序的快速鲁棒特征描述与匹配算法

针对快速鲁棒特征SURF描述符匹配精度不高且对光照变化不具有鲁棒性的问题,提出利用亮度排序的快速鲁棒特征描述与匹配算法。该方法在SURF算法的基础上,对特征邻域像素的灰度值进行排序和分段。通过建立索引表对每段的像素进行表示形成描述子,再将每段的描述子串联形成特征描述符对影像进行匹配。实验表明,该算法较SURF算法匹配精度高,匹配可靠性方面提高74.7%,且对线性及非线性光照变化均具有较好的鲁棒性。     

多源遥感影像配准中的SIFT特征匹配改进

针对尺度不变特征变换算法应用于多源遥感影像配准时面临的低效率和误匹配问题,从特征点提取和特征点匹配两个方面对其进行改进。在特征点提取阶段,通过控制特征点数量和分布情况获取均匀分布的特征点;在特征点匹配阶段,采用特征点仿射变换粗匹配、精匹配和误匹配点剔除策略,由粗到精地获取准确的同名点。对多源遥感影像进行配准实验,结果表明,此方法在匹配效率及匹配性能上均优于原始SIFT算法,且配准精度更高。     

改进FAST和对立颜色特征的向量场一致性匹配

针对目前传统图像匹配算法在复杂环境下存在误匹配点对过多、稳健性较差等问题,本文提出一种基于改进FAST的特征点提取,结合对立颜色特征的图像匹配算法。首先,利用改进FAST算法提取的角点作为特征点,结合改进的Opponent SIFT算法对特征点进行描述;然后,使用基于字符定位算法对提取的特征点对进行粗匹配,降低整体匹配过程中特征点对误匹配的风险。最后,为了规避因RANSAC算法易陷入局部最优解而导致正确点对被误剔除的问题,运用向量场一致性替代RANSAC进行提纯,降低误匹配率。通过对比试验表明,改进算法匹配准确率均大于91%,且对差异变化具有较好的稳健性、适应性。     

利用Harris-Laplace和SIFT描述子进行低空遥感影像匹配

提出了基于Harris-Laplace和SIFT描述子的改进的特征匹配方法。在特征点检测阶段,采用Har-ris-Laplace算法检测出影像上的关键点,该关键点对光照变化、图像噪声和尺度变化具有不变性;然后,确定关键点的主方向,生成特征点。在特征点描述阶段,采用SIFT描述子对特征点进行描述;在特征点匹配阶段则利用BBF算法和RANSAC算法对特征点进行粗匹配和精匹配。实验结果表明,相对于基于SIFT的匹配方法,此算法在匹配速度相同的情况下,提高了匹配精度。     

基于本质矩阵的无人机影像精确匹配

无人机影像以其低成本、获取容易、信息量大等优点得到了广泛的应用。影像匹配是影像数据处理的重要环节,常用影像匹配的方法存在误匹配多或剔除大量正确匹配的问题。LMedS算法比其他稳健方法更严格,"5点算法"得到的本质矩阵可用于匹配点对共面的场景。本文使用LMedS算法结合"5点算法"求解本质矩阵作为剔除误差的模型,同时利用ORB算法提取速度快的特点,构建了一种精准同时兼顾了效率的匹配方法。本文对该算法开展了试验研究,并与其他常规算法进行比较。试验结果表明,本文算法保留的匹配点数数量多,分布较均匀,适用于多种场景,是一种有效、快速精准的影像匹配算法。     

局部特征信息的航拍图像匹配算法

针对快速定向和描述符构建（oriented fast and rotated brief,ORB）算法对航拍图像匹配稳定较差、保留内点较少等问题,提出一种基于非线性尺度空间的改进ORB算法。首先借助非线性扩散滤波算法构建非线性尺度空间,相较高斯尺度空间可更好的保护图像细节信息,增强匹配算法的鲁棒性;然后借助Fast算法提取特征点,再以特征点为中心选择合适的窗口提取描述符;最后通过网格运动统计算法筛选内点。实验得出：所提算法匹配准确率相较ORB算法提高5%左右,相较加速“风”算法匹配效率提高65%左右,表明所提算法具有更高匹配正确率和效率,可更好应用在航拍图像匹配中。     

基于改进ORB算法的遥感图像自动配准方法

针对遥感图像自动配准的问题,提出了一种基于改进定向二进制简单描述符(oriented brief,ORB)算法的遥感图像自动配准方法.该方法主要由3个步骤组成:首先是特征匹配,利用改进的ORB算法提取特征点,并建立描述符进行匹配,获取初始控制点;然后采用随机采样一致性方法,结合变换参数估计,剔除可能的错误匹配;最后利用最小二乘法估计的变换参数,对图像进行几何纠正.分别利用2组卫星光学遥感图像和1组SAR图像进行基于改进ORB算法的自动配准方法试验,并与基于尺度不变特征变换(scale-invariant feature tramsform,SIFT)算法和加速鲁棒性特征(speeded up robust features,SURF)算法的自动配准方法进行了比较.试验结果表明,该方法能获得与SIFT算法和SURF算法相当或者更高的配准精度,并在配准效率上有较大提高.     

局部仿射变换的自适应窗口立体影像匹配算法

针对现有固定窗口相关匹配方式难以适用纹理断裂、深度不一、纹理匮乏等近景影像匹配问题,该文提出一种结合局部仿射变换的自适应窗口匹配算法。以ASIFT特征点作为匹配基元:①利用同名三角网局部仿射变换确定匹配搜索区域;②利用Canny边缘点约束确定候选点自适应相关窗口,对应的建立参考点相关窗口;③建立顾及窗口尺寸的灰度差异相似性测度函数,将小于阈值的最小函数值对应的候选点作为匹配同名点;④采用RANSAC方法对匹配结果进行检核剔除错误匹配。选择3组典型特征的近景影像进行匹配实验,该文算法均能获得可靠的匹配结果,验证该算法的鲁棒性。通过与不同窗口、不同算法进行对比分析,本算法能有效减少窗口内像素点深度不一致引起的错误匹配,且在增加匹配点数量的同时提高匹配精度和可靠性。     

运动平滑与核线约束的特征匹配提纯算法

针对基于最近邻距离比率约束和几何条件约束的影像特征匹配方法,在处理重复纹理影像以及视角和尺度变化大的宽基线影像时,存在匹配正确率低和匹配点对数量少的问题,设计了结合运动平滑约束与核线约束的AKAZE特征匹配提纯算法。①为提高影像特征的不变性、显著性和时效性,采用AKAZE算子提取影像特征,经暴力匹配快速构建初始匹配集;②基于网格运动统计区分真假匹配,剔除不能满足运动平滑约束的匹配点对;③为消除局部相似特征引起的误匹配,采用核线约束提高匹配纯度。实验结果表明:所提算法实现了重复纹理影像、倾斜影像和宽基线影像同名点对的高精度匹配,增加了匹配点对数量,拓展了特征匹配的适用范围。     

改进SAR-SIFT算法的无人机影像匹配方法研究

对SAR-SIFT、SIFT与SURF算法的匹配正确率、数量及时间等进行探究,并提出一种基于SAR-SIFT改进的无人机影像匹配方法,可增加无人机影像的匹配数量和准确率。利用图像的R,G,B分量提取图像特征,将3个分量提取的所有特征去重后进行特征结合,增加特征点提取数量。采用比值判别法(Ratio Test)将不满足最邻近距离、次临近距离以及距离较远关系的特征点去除,并采用余弦相似度进行匹配,最后采用向量一致性算法进行错误剔除。实验结果证明,改进算法提高无人机影像的匹配正确率,增加图像的正确匹配数量。     

利用改进的DCCD和SIFT描述符的影像匹配方法

提出一种基于改进的DCCD(double-cirele-based corner detector, )和SIFT(scale invariant feature transform)描述符的影像匹配方法。在特征点检测阶段,首先采用改进的DCCD快速检测影像上的关键点,然后确定关键点的主方向,生成特征点。在特征点描述阶段,采用SIFT描述符描述特征点。在特征点匹配阶段,分别采用BBF(best bin first)算法和RANSAC(随机采样一致性)算法进行特征点粗匹配和误匹配特征点剔除。实验结果表明,与基于Harris角点和SIFT描述符的影像匹配方法相比,该方法在匹配速度和准确率方面得到了提高。     

基于相似特征点集的SIFT匹配改进算法

当影像中存在相似或重复场景时,传统SIFT匹配算法存在匹配成功率低,目前改进的SIFT匹配算法计算量大。基于相似特征点集的SIFT匹配改进算法,依据相似性或重复场景的影像纹理特点,在SIFT特征点匹配过程中,通过设定阈值提取初始同名点,建立针对未成功匹配参考特征点的相似特征点集,利用已获取初始同名点建立仿射几何约束模型构建参考特征点的匹配约束窗口,在该窗口内利用特征点相对主方向及尺度约束,对特征相似点集进行匹配获得同名点,最后采用RANSAC算法剔除误匹配点。对比实验结果表明,在影像像对间存在较多相似性场景,同时存在较大尺度缩放、旋转变换、视角及模糊差异的情况下,文中算法在匹配成功率和计算复杂度上具有明显的优势。