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基于自适应阈值的SIFT算法研究及应用

作　者: 黄令允
导　师: 林秋华
学　校: 大连理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 图像匹配 SIFT 自适应阈值 尺寸压缩 相位相关
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 2次
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内容摘要


计算机视觉一直是人们研究的热点。简单地说,计算机视觉就是使用计算机智能地认知周围物体的科学。图像匹配是计算机视觉中的一个基本问题。图像匹配的条件是存在一幅待匹配图像和一幅目标图像,待匹配图像一般是目标图像的一部分,但有一定尺度、旋转和光照等方面的变化。图像匹配的任务就是在目标图像中找到待匹配图像的位置。尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform, SIFT)是目前图像匹配领域中最活跃的算法之一。SIFT特征对于图像缩放、平移和旋转都具有良好的不变性,对于光照变化和仿射变换或三维投影也具有一定的鲁棒性。由于SIFT特征的不变性优势,SIFT算法被广泛应用到图像匹配领域。但是,SIFT算法具有计算量大、计算时间长的问题,在处理实时问题时有一定的局限性。为了进一步提高SIFT的实际应用能力,本文做了以下几方面工作：(1)深入研究了SIFT算法,发现SIFT计算时间主要耗费在极值点检测和特征向量描述这两个步骤。对于一般图像,SIFT算法可以提取出数百甚至数千的匹配点对,这些匹配点对于图像拼接而言已经远远超过要求。因此,本文提出了一种自适应阈值改进SIFT算法,主要通过自动调整尺度空间极值检测中的阈值,将SIFT特征点的数量控制在一定范围,进而减小运算量。(2)实现了基于图像尺寸压缩与自适应阈值SIFT算法的图像快速拼接方法。本文将最近邻插值法、双线性插值法和双立方插值法等图像尺寸压缩方法与自适应阈值SIFT方法相结合并应用到图像拼接领域。实验结果表明,在处理由一个较大的图像序列生成全景图,要求整体效果好,拼接速度快,但对图像细节要求不高这一类问题时,该算法性能优于传统算法。(3)研究了基于相位相关与自适应阈值SIFT算法的图像拼接算法。在实际中进行图像拼接时,相邻图像的重叠区域是一定的,而且重叠区域只占图像的一小部分,在重叠区域以外进行SIFT极值点检测及描述对图像拼接没有作用。本文将相位相关法与本文提出的自适应阈值SIFT算法相结合,应用到图像拼接问题,并和传统SIFT算法、相位相关结合传统SIFT的算法进行了比较,实验结果表明本文算法有一定的速度优势。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-12
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 本文主要内容  10-12
2 图像匹配与拼接概述  12-21
  2.1 图像匹配与拼接原理  12-14
    2.1.1 数字图像的定义  12-13
    2.1.2 图像匹配与拼接的数学定义  13-14
  2.2 图像匹配与拼接算法  14-18
    2.2.1 图像匹配算法要素  14-15
    2.2.2 图像匹配算法分类  15-17
    2.2.3 基于图像局部特征的匹配算法  17-18
  2.3 图像变换矩阵  18-21
3 基于自适应阈值的改进SIFT算法  21-36
  3.1 SIFT算法概述  21-28
    3.1.1 SIFT算法的特点  21
    3.1.2 SIFT算法的主要步骤  21-28
  3.2 基于自适应阈值的改进SIFT方法  28-31
  3.3 仿真实验与结果分析  31-36
    3.3.1 图像缩放变换  31-32
    3.3.2 图像旋转变换  32-33
    3.3.3 其他变换  33-36
4 基于尺寸压缩与自适应阈值SIFT算法的图像拼接算法  36-52
  4.1 图像尺寸压缩技术介绍  36-40
    4.1.1 最近邻插值法  37-38
    4.1.2 线性插值法  38-39
    4.1.3 双立方插值法  39-40
  4.2 基于尺寸压缩的图像快速拼接技术  40-42
  4.3 仿真实验与结果分析  42-52
    4.3.1 实验拼接过程  42-46
    4.3.2 压缩比与压缩方法对图像拼接性能的影响  46-49
    4.3.3 重叠面积对图像拼接性能的影响  49-52
5 基于相位相关与自适应阈值SIFT算法的图像拼接算法  52-61
  5.1 相位相关图像匹配方法  52-55
    5.1.1 相位相关理论基础  52-53
    5.1.2 相位相关算法  53-55
  5.2 基于相位相关与自适应阈值SIFT算法的图像拼接算法  55-56
  5.3 仿真实验与结果分析  56-61
    5.3.1 不同算法间拼接速度比较  56-58
    5.3.2 不同重叠区域拼接速度比较  58-61
结论  61-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  66-67
致谢  67-69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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