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并行快速特征点匹配算法研究

作　者: 刘红
导　师: 龚卫国
学　校: 重庆大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 图像匹配算法 DAISY描述符 两步式算法 并行算法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着计算机技术和信息科学的飞速发展，图像匹配技术的应用越来越广泛，而对其性能的要求也不断提升。目前图像匹配技术的难题主要为以下两个方面：计算速度达不到实时性要求；在遮挡、大尺度缩放、光照变化、旋转、模糊等情况下的鲁棒性不够高。为此，本文展开了图像匹配技术相关的研究工作，改善了算法的速度和鲁棒性。主要研究内容可概括为以下几点：①对图像匹配技术的研究现状进行了调研，为下文的算法研究奠定理论基础。介绍了图像匹配技术的基本流程，简述了图像预处理中图像灰度化的处理方法，阐述了误匹配约束RANSAC算法的相关理论基础，并列出了图像匹配领域常用的实验图像测试库以及实验评价标准。同时还在理论准备阶段研究了摄像机标定方法，并选取了标准方格的标定方法对摄像机进行了标定实验。以上工作都为快速图像匹配技术的研究铺垫了坚实的基础；②研究了一种基于DAISY描述符的图像匹配算法。该算法以FAST角点检测算法和BBF近似搜索算法为基础，采用最新的DAISY描述符进行特征描述，实现了快速鲁棒的图像匹配算法。进行了大量的实验，分别验证了FAST算法、DAISY算法的优秀性能，并将本文设计的新的匹配算法与目前最流行的SIFT算法进行了对比实验，从主观评价和客观评价出发，证明了本算法的高效性和实用性；③针对图像匹配算法在实际应用系统中达不到实时性要求的难题，本文提出了一种并行快速特征点匹配算法。算法采用两步式由粗到精的匹配算法，并利用计算机双核技术创建地图绘制的并行线程，实现快速的并行两步式特征点匹配算法。实验结果表明，该算法成功地应用到实时区域跟踪领域，其运算速度和匹配性能都能满足实时性要求，且在大尺度缩放、遮挡、模糊、旋转等难题下能够鲁棒运行，为匹配技术提供了新的思路。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题背景及意义  8
  1.2 图像匹配技术的研究现状  8-12
    1.2.1 特征检测  9-10
    1.2.2 特征描述  10-11
    1.2.3 特征匹配  11-12
  1.3 图像匹配技术的研究难点  12-13
  1.4 论文的主要内容  13-14
  1.5 论文的章节安排  14-15
2 图像匹配技术理论及其关键技术研究  15-27
  2.1 引言  15
  2.2 摄像机标定  15-18
    2.2.1 成像模型  15-17
    2.2.2 摄像机标定方法  17
    2.2.3 实验结果  17-18
  2.3 图像匹配技术的流程  18-26
    2.3.1 图像预处理  19-20
    2.3.2 图像变换模型  20-21
    2.3.3 误匹配约束  21-22
    2.3.4 实验图像测试库  22-24
    2.3.5 评价标准  24-26
  2.4 本章小结  26-27
3 基于 DAISY 描述符的图像匹配算法研究  27-46
  3.1 引言  27
  3.2 特征检测  27-33
    3.2.1 FAST 特征检测算法  28-31
    3.2.2 实验结果  31-33
  3.3 特征描述  33-36
    3.3.1 DAISY 描述符  33-35
    3.3.2 实验结果  35-36
  3.4 特征匹配  36-37
  3.5 实验结果与分析  37-45
    3.5.1 匹配阈值的选取实验  37
    3.5.2 对比实验  37-44
    3.5.3 图像拼接实验  44-45
  3.6 本章小结  45-46
4 并行快速特征点匹配算法研究及其应用  46-56
  4.1 引言  46
  4.2 算法总体流程  46-47
  4.3 两步式匹配算法  47-50
    4.3.1 图像预处理  47-48
    4.3.2 块搜索  48-49
    4.3.3 由粗到精的特征匹配  49-50
  4.4 地图绘制线程  50-51
  4.5 实验结果与分析  51-55
  4.6 本章小结  55-56
5 总结和展望  56-58
  5.1 全文工作总结  56-57
  5.2 工作展望  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-64
附录  64
  A 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录  64

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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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