下载文档原格式
一、图像匹配概述图像匹配技术常应用于计算机视觉识别领域中，即把两个不同的传感器或同一传感器在不同时间和条件下，从同一景物录取下来的两幅或多幅图像进行比较，找到该组图像中的共有景物，或根据所给模式在另一幅图像中寻找相应的模式。
通常，由于传感器、时间以及视角的不同，图像所获得的成像条件也不尽相同，在图像中，即使是同一物体所表现出来的光学、几何和空间等特性也会有所不同，若考虑到噪声等干扰因素，图像的差异会更大，图像匹配技术就是在这些不同之处找到它们的共同点，有这些原因造成的图像差异我们称之为图像畸变。
为解决图像畸变带来的匹配困难提出的匹配算法均是由特征空间、搜索空间、搜索策略和相似性测度这四个要素组合而成。
1.特征空间特征空间是由从标准图像和待匹配图像中提取到的可用于匹配的信息组成。
它不仅可以是图像像素的灰度值，而且也可以是点（如角点、直线交叉点、轮廓线上的局部最大曲率）、线（如边缘、轮廓）、面（区域）或者统计特征（如瞬间不变点、瞬间质心以及高层次的结构描述）。
特征空间的选取对图像匹配有着非常重要的意义，因为特种空间不仅直接关系到图像中的哪些特征对匹配算法敏感和哪些特征被匹配，而且基本上决定了匹配算法的运行速度和鲁棒性等匹配性能。
理想的特征空间应该满足以下几个条件：1)特征提取简单快捷；2)特征匹配运算量小；3)特征数据量合适；4)不受噪声、光照度等因素影响；5)对各种图像均能适用。
2.搜索空间搜索空间是指在匹配过程中对图像进行变换的方式及范围。
图像的变换范围可分为三类：全局的、局部的和位移场的。
全局变换是指整幅图像的空间变换都可以用相同的变换参数表示。
局部变换是指在图像的不同区域可以用不同的变换参数，通常的做法是在区域的关键点位置上进行参数变换，在其他位置上进行插值处理。
位移场变换是指对图像中的每一像素点独立地进行参数变换，通常使用一个连续函数来实现优化和约束。
图像有两种变换方式，分别为线性变换和非线性变换。
一种基于灰度相关的快速图像匹配算法[摘要] 在传统的基于灰度相关的图像匹配算法基础上,提出了一种改进的快速图像匹配算法。
该算法通过减少搜索子图和优化测度函数,大大降低了算法的时间复杂度和空间复杂度,在快速匹配的基础上,进行归一化的相关计算,既能保证匹配效果,又提高了匹配速率。
实验结果表明,这是一个能提高效率的有效算法。
[关键字] 图像匹配测度函数归一化相关[Abstract] An new algorithm of fast image matching based on gray correlation was put forward. It greatly decreased time and space complexity by reducing searching subimages and optimizing measure function. Normalized Correlation computing on the base of fast matching not only ensured matching effect ,but also improved matching speed.The result showed the algorithm was practical.[Key words] image matching measure function Normalized Correlation1 引言在过去的几十年中,各种图像匹配算法相继出现,而且结合许多数学理论和方法,人们不断提出新的匹配方法。
对于灰度图像的匹配分为基于图像的几何特征和基于图像灰度值两大类。
前者适合于单一明确的目标检测且对目标的几何特征提取有较高的要求,在背景较复杂时不易目标提取,且计算量大,对系统的消耗很大。
后者采用搜索子图遍历图像,并对搜索窗口和模板求归一化相关值,以此作为测度函数,衡量搜索窗口内图像与模板的匹配度,这种基于灰度相关的匹配特别适合复杂背景下多目标识别,匹配的准确性和适应性也很高。
河北工业大学硕士学位论文基于灰度和几何特征的图像匹配算法研究姓名:宋晓闯申请学位级别:硕士专业:计算机应用技术指导教师:于明20081101河北工业大学硕士学位论文基于灰度和几何特征的图像匹配算法研究摘要图像匹配是计算机视觉和图像处理领域一项重要的研究工作,本文主要对图像匹配领域进行了深入细致的研究。
本文主要研究了两类图像匹配算法:基于灰度信息的算法和基于特征的匹配算法。
对基于灰度信息的算法,主要研究了两种算法,一种是对传统算法进行研究,提出了一种改进的互相关匹配算法,另一种是根据图像编码的思想,对图像进行分块,重点研究了基于灰度值编码的匹配方法。
实验表明,此算法在遥感图像和工件字符定位方面,尤其是在复杂背景(目标与背景难分离下,算法都具有很强的鲁棒性和稳定性。
对基于特征的匹配算法,主要研究了HU不变矩、圆形度、矩形度等几何特征,最后选取几种特征作为特征参数,运用基于欧式距离的匹配方法进行匹配. 对二百多个样本图像进行测试,匹配成功率达到了92.5%。
得到了很好的实验效果。
关键词:计算机视觉模板匹配图像处理互相关i基于灰度和几何特征的图像匹配算法研究The Study of Image Matching Algorithms Based On Gray Value andGeometric FeaturesABSTRACTImage matching is an important research topic in computer vision and image processing. A great deal of work is done in the field of image matching in the paper.It studied two types of image matching algorithms in the paper. gray-scale information-based algorithm and feature-based matching algorithm. About the algorithm based on the information of gray–scale, it mainly studied two algorithms, Firstly it studied the traditional algorithm, Then one new improved cross-correlation algorithm was proposed. The other is based on the thinking of image coding. This algorithm divided the image into certain size blocks called R-block. It focused on the algorithms of gray value image coding. Through t he experiments, It is found that the algorithm had a very strong robustness and stability ,When it was used in remote sensing images and Optical Character positioning, particularly in the Complex background(with the background of the difficult goal of separation. About the feature-based matching algorithm, Firstly, it mainly studied HU invariant moments, elongated-ness, roundness and other geometric features. Finally it selected a few features from them as the features of the parameters. Then it was calculated and matched with the algorithm based on template matching of Euclidean distance. Two hundred of samples was tested and experimented, and the average accuracy rate is 92.5%. The result shows that the system is good enough to meet the needs of real-time reaction and high recognition rate.KEY WORDS: computer vision,template matching, image pre process, correlationii原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。
图像特征检测与匹配方法研究综述图像特征检测与匹配是计算机视觉领域的重要研究方向，它在许多实际应用中发挥着关键作用，如图像检索、目标识别和三维重建等。
本文对图像特征检测与匹配方法进行综述，主要包括特征检测算法、特征描述算法和特征匹配算法三个方面。
一、特征检测算法特征检测算法旨在寻找图像中的稳定不变性特征点，以便用于后续的特征描述和匹配。
常用的特征检测算法包括Harris角点检测算法、SIFT 算法和SURF算法等。
1. Harris角点检测算法：该算法通过计算图像的局部灰度变化，寻找具有最大角度变化的像素。
它能够有效检测出图像中的角点，但对于尺度变化和旋转不变性较差。
2.SIFT算法：SIFT算法通过构建高斯金字塔和尺度空间极值检测，寻找出图像中的尺度不变的关键点。
同时，通过计算局部图像的梯度方向直方图，生成特征向量描述子，实现图像的匹配。
3. SURF算法：SURF算法是SIFT算法的改进版本，采用了一种快速的积分图像技术，大大提高了计算效率。
SURF算法在计算图像的尺度空间极值点时，使用了一种基于Hessian矩阵的指标，检测出更加稳定的特征点。
二、特征描述算法特征描述算法利用特征点周围的图像信息，生成唯一且具有区分度的特征向量。
常用的特征描述算法有SIFT描述子、SURF描述子和ORB描述子等。
1.SIFT描述子：SIFT描述子通过计算特征点周围的梯度信息，生成128维的特征向量。
它具有较强的区分度和旋转不变性，在图像匹配任务中表现较好。
2. SURF描述子：SURF描述子是一种基于Haar小波特征的描述子，使用了一种积分图像计算方法，降低了计算复杂度。
SURF描述子的维度为64维，具有良好的尺度不变性和旋转不变性。
3.ORB描述子：ORB描述子是一种快速的二值描述子，基于FAST角点检测算法和BRIEF描述子。
它既具有较快的计算速度，又能够保持较好的特征区分度，适用于实时图像处理任务。
三、特征匹配算法特征匹配算法的目标是在不同图像中找到相互匹配的特征点对。
医学图像配准中的图像特征提取与匹配医学图像配准是指将多个医学图像按照相同的参考系统进行对齐，以实现不同图像之间的对比和分析。
在医学图像配准的过程中，图像特征提取与匹配是关键的步骤之一。
本文主要介绍医学图像配准中的图像特征提取与匹配的方法和技术。
1. 图像特征提取图像特征提取是指从医学图像中提取有用的、能够表征图像信息的特征。
医学图像中的特征可以包括形状、纹理、边缘等。
常用的图像特征提取方法包括：（1）边缘检测：边缘是图像中灰度变化较大的地方，边缘检测可以通过计算图像像素间的灰度差异来提取边缘信息。
（2）纹理特征提取：纹理是描述图像内部灰度分布的一种特征。
常见的纹理特征提取方法包括灰度共生矩阵、小波变换等。
（3）形状特征提取：形状是指物体的外观轮廓，可以通过提取轮廓特征、边界特征等来描述图像的形状。
2. 图像特征匹配图像特征匹配是指将不同图像中提取到的特征进行对应，以实现医学图像的配准。
医学图像特征匹配常用的方法有：（1）特征点匹配：通过提取图像中的特征点，并计算特征点间的相似性来实现匹配。
常用的特征点匹配算法有SIFT、SURF、ORB等。
（2）区域匹配：将图像划分为不同的区域，通过计算每个区域的特征来进行匹配。
常用的区域匹配方法有基于颜色直方图、基于形状特征等。
（3）局部匹配：先将图像进行分块，然后通过比较每个块的特征来实现匹配。
常用的局部匹配算法有基于SIFT局部特征的匹配方法。
3. 医学图像配准算法医学图像配准算法主要包括基于特征的配准算法和基于区域的配准算法。
（1）基于特征的配准算法：这类算法主要利用图像中提取到的特征进行匹配和配准。
常用的算法有Harris角点算法、SIFT算法等。
特征点匹配算法在医学图像配准中具有较好的鲁棒性和准确性。
（2）基于区域的配准算法：这类算法主要针对整个图像区域进行匹配和配准。
常用的算法有基于互信息和归一化互相关系数的方法。
区域匹配算法在医学图像配准中更适用于相似度较低的图像配准。
收稿日期:2009Ο02Ο05作者简介:严格(1953-),男,浙江人,江西新闻出版职业技术学院副教授、副院长,主要从事印刷包装工程的教学与研究。
基于灰度相关特征点的图像拼接算法严格(江西新闻出版职业技术学院,南昌330224)摘要:提出了一种基于特征点的图像拼接算法,首先利用Harris 角点检测提取两幅图像中的特征点,用特征点邻域灰度相关性将特征点进行匹配,并在此基础上根据变换参数向量的欧式距离对误匹配进行剔除,进而实现图像拼接。
实验表明,这种算法能有效的排除误匹配的干扰,降低误匹配率,拼接效果良好。
关键词:图像拼接;Harris 角点检测;误匹配中图分类号:TS801.4 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2009)04-0082-02Image Mos aic Met hod Based on Gray Scale Feat ure PointsYA N Ge(Jiangxi Press and Publication Technical College ,Nanchang 330224,China )Abstract :An image mosaic method based on feature points matching was presented.The featurepoints f rom two images were extracted by Harris corner detector ,then the corresponding feature point pairs were got by the cross 2correlation of the gray scale around the feature points ,and the mismatched pairs were eliminated based on the Eulerian distance of the transformation parameter vector.At last the images could be stitched by the corresponding pairs of features.The experiments showed that this algorithm can a 2void the interference of the mismatching effectively ,reduce the mismatching rate ,and has good mosaic effect.Key words :image mosaic ;Harris corner detector ;mismatching 图像拼接就是将两幅相互之间有重叠部分的图像通过配准与融合形成一张完整的图像,该项技术可以解决由于大幅面包装装潢设计所用相机等成像仪器大小或视角限制不能生成大图像的问题。
计算机视觉中的图像特征描述与匹配算法计算机视觉是一门研究如何使计算机“看”的学科，它主要涉及图像处理、图像分析、模式识别等领域。
图像特征描述与匹配算法是计算机视觉中的一个重要研究方向，它主要用于图像的特征提取和匹配。
本文将介绍图像特征描述与匹配算法的基本概念、常用方法和应用，希望能够帮助读者对该领域有一个初步的了解。
一、图像特征描述图像特征描述是指将图像中的一些局部特征进行提取，以便后续的图像匹配、物体识别等任务。
图像特征可以分为全局特征和局部特征两大类。
全局特征是指对整幅图像的描述，如颜色直方图、纹理特征等；而局部特征是指对图像中的局部区域进行描述，如角点、边缘等。
由于局部特征在不同光照、旋转、尺度变化下具有不变性，因此在实际应用中更为广泛。
1.角点检测角点是图像中灰度变化较大的点，在图像中具有很强的鲁棒性和判别性。
角点检测算法常用的有哈里斯角点检测、Shi-Tomasi角点检测等。
哈里斯角点检测算法是基于图像的灰度变化强度来寻找角点，它计算图像中每个像素点的角点响应函数，然后选取响应函数最大的点作为角点。
Shi-Tomasi角点检测算法是对哈里斯角点检测算法的改进，它使用了更稳定的角点响应函数来寻找角点。
2.边缘检测边缘是图像中灰度变化较大的区域，它通常用来表示物体的轮廓和形状。
常用的边缘检测算法有Sobel算子、Prewitt算子、Canny边缘检测算法等。
这些算法都是基于图像灰度的变化来检测边缘的，它们可以有效地提取图像中的边缘信息。
3.尺度不变特征变换（SIFT）SIFT是一种局部特征描述算法，它可以在不同尺度和旋转下对图像进行特征描述，并且对光照、噪声等因素有一定的鲁棒性。
SIFT特征描述算法一般包括以下几个步骤：尺度空间极值点检测、关键点定位、方向分配和特征描述。
SIFT特征描述算法在图像匹配、物体识别等领域有着广泛的应用。
4.加速稳健特征（SURF）SURF是一种基于SIFT的改进算法，它主要针对SIFT算法在计算速度和对图像噪声的稳健性方面的不足进行了改进。
