首页 基于灰度相关的图像匹配算法的改进.pdf

基于灰度相关的图像匹配算法的改进.pdf

基于灰度相关的图像匹配算法的改进.pdf

上传者: wanghao198901 2013-12-08 评分1 评论0 下载0 收藏0 阅读量704 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《基于灰度相关的图像匹配算法的改进pdf》,可适用于硬件技术领域,主题内容包含文章编号!"##$$#$’$##()#*#*,#*基于灰度相关的图像匹配算法的改进刘莹"$曹剑中"许朝晖"田雁"付同堂"$王锋"$’"中国科学院西安符等。

文章编号!"##$$#$’$##()#*#*,#*基于灰度相关的图像匹配算法的改进刘莹"$曹剑中"许朝晖"田雁"付同堂"$王锋"$’"中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安("##,$中国科学院研究生院北京"###)摘要!针对目前图像匹配算法中存在的匹配精度不高和匹配速度慢的缺点对基于灰度相关的$类匹配算法最小误差法和相关系数法进行了改进最小误差法采用新的距离法提出动态调整阈值的方法既保证了匹配精度又避免了局部噪声的影响相关系数法对相关系数的计算公式进行了简化并采用三步搜索策略进行匹配以达到减少计算量和搜索位置的目的实验证明!改进后的算法在保证一定匹配精度的条件下匹配速度大大提高能够满足实际应用中的实时性要求关键词!相关匹配相关系数匹配精度匹配速度中图分类号!""($文献标志码!:<=>><ABCD>CEFBDCGD<BFHCI>J<DCKE<>GCB<LMNOPQ"$RSTOUPVWXPQ"YMZWUXWO"LNUP"MXPQUPQ"$^‘PQ"$’"YOaUPLPbO‘XcSdOebUPfgh‘eObOXP‘eWUPOebRiYOaUP("##,RWOPU$hUfU‘ieWXXjXcRWOP‘b‘eUf‘klXcieO‘Pe‘bm‘OnOPQ"###RWOPU)oHICE!hUleXhh‘jUOXPpUb‘fkOPOkk‘hhXhUPfeXhh‘jUOXPeX‘ccOeO‘PUjQXhOWkbq‘h‘OkdhXr‘fX‘jOkOPU‘W‘fObUfrUPUQ‘bXcjXqkUeWOPQUeehUelUPfbjXqkUeWOPQr‘jXeOl‘sObOPQOPW‘OkUQ‘kUeWOPQUjQXhOWkbPXqUfUlbLPW‘OkdhXr‘fkOPOkk‘hhXhUjQXhOWkUP‘qfObUPe‘k‘WXfObUfXd‘fUPfUWh‘bWXjfflPUkOeUfnbk‘Pk‘WXfObdhXdXb‘fXUbbh‘W‘kUeWOPQUeehUelUPfXUrXOfW‘OPcj‘Pe‘XcjXeUjPXOb‘bbcXhW‘eXhh‘jUOXPeX‘ccOeO‘PUjQXhOWkW‘‘sdh‘bbOXPXceXhh‘jUOXPeX‘ccOeO‘PObbOkdjOcO‘fUPfWh‘‘b‘db‘UheWOPQqUlObb‘fXh‘fe‘W‘eXkd‘sOlXcW‘eUjejUOXPUPfXUeWO‘r‘W‘QXUjXcW‘dXbOOXPUetObOOXPW‘‘sd‘hOk‘PbWXqbWUW‘OkdhXr‘fUjQXhOWkbQh‘UjlOPeh‘Ub‘W‘kUeWOPQr‘jXeOlqOWXW‘jXbbXckUeWOPQUeehUelUPfk‘‘W‘h‘tOh‘k‘PXch‘UjOk‘OkUQ‘kUeWOPQblb‘ku>Kv<JI!eXhh‘jUOXPkUeWOPQeXhh‘jUOXPeX‘ccOeO‘PkUeWOPQUeehUelkUeWOPQr‘jXeOl引言图像匹配技术是计算机视觉和图像信息处理领域中的一个基本问题并在卫星遥感w空间飞行器的自动导航w光学和雷达的目标跟踪与识别w自然资源分析及医学图像处理等许多领域中得到了广泛的应用图像匹配x"y是根据已知的图像’模板图)在另一幅图像’搜索图)中寻找相应或相近模板的过程图像匹配算法主要分为$大类x$y一类是基于灰度相关的匹配另一类是基于特征的匹配xzy前者主要用空间域的一维或二维滑动模板进行图像匹配不同算法的区别主要体现在模板及相关准则的选择方面这种方法一般匹配率高但计算量大速度较慢后者则通过在原始图像中提取点w线w区域等显著特征作为匹配基元进而用于收稿日期!$##,#"$修回日期!$##,"$#作者简介!刘莹’"${)女西安人硕士研究生主要从事图像处理及图像跟踪的研究|kUOj!plXPfhUOPpXq}"$,eXk第$卷第*期$##(年月应用光学TXhPUjXcddjO‘fSdOeb~Xj$X*i‘d$##(特征匹配!一般匹配速度较快!但匹配精度不高"由于受噪声#目标运动以及成像设备的限制!使得所匹配的$幅图像存在一定的灰度失真和几何形变!所以研究具有良好的抗噪声能力#抗几何形变能力以及匹配正确率高#速度快的匹配算法成为目前的一个重要课题"本文对基于灰度相关的匹配算法进行了研究!在传统图像匹配算法最小误差法和最大相关系数法的基础上!提出了改进的匹配算法"实验结果表明!在保证一定匹配精度的条件下!算法在匹配速度方面有很大的改善"相关匹配算法在实际目标跟踪系统中!常用的相关匹配算法有$类一类强调景物之间的差别程度!即最小误差法’另一类强调景物之间的相似程度!又可分成相关系数法和积相关匹配法"最小误差法的思想是!将模板图像(在搜索图)上平移!在每个位置上求模板与模板覆盖下的子图)*!的绝对差,*!)*!!(!模板大小为!,*!为最小值时即为匹配位置"优点算法简单!计算速度快!在简单背景下能获得较好的匹配"缺点该算法中图像的每一点对匹配结果做出同样的贡献!因此算法性能易受个别点噪声#局部遮挡的影响!可靠性低!不适用于图像灰度范围窄的场合"相关系数法的思想是!将实时图在基准图上滑动!计算每一位置上的相关系数:!<=>!=><!==>!=><$=!=$式中=!==!=相关系数满足:!<A!在B!C绝对尺度范围之间衡量二者的相似性"通过比较参考图像和输入图像在各个位置的相关系数!得到相关值最大的点!即最佳匹配位置"优点该方法的精确度很高!具有较强的局部抗干扰能力!并且当相对的旋转和畸变差异不大时!也能够得到满意的匹配"缺点计算量很大!匹配速度慢"$相关匹配算法的改进$D基于最小误差法的改进对于最小误差法!提出一种新的相似性度量方法EFGHIJGKGLJMNLJOPPQ距离BRC!对其阈值(采取动态调整的方法!即比较基准图和实时图对应点的灰度绝对差"若小于某一门限(!认为$点相似!统计整幅图像中像素绝对差小于门限的像素数目!即相似程度!其定义如下S*!:(!!)*!!式中:(!!)*!!!TUV(!)*!!W(X!Y其他与传统最小误差法的不同之处在于这里计算的是$图像中相似点的个数!而非图像中所有像素灰度绝对差的和"对于门限(!其值越小!匹配精度越高!但易受噪声的影响’其值越大!提取目标的形状越完整!但匹配精度下降"对于低对比度图像!阈值(应该小一些’对于强对比度的图像!阈值(应该大一些"正常情况下!模板在与图像正确匹配时!相似像素点数在XDZEXD^RE之间!若小于XD^RE可适当增大阈值!若大于XDZE则(应小一些"这样就避免了局部噪声的影响!又保证了匹配精度!使得算法具有较强的抗干扰能力和稳定性"$D$基于相关系数法的改进任何一种匹配算法的总计算量都是采用的相关算法计算量与搜索位置数值积BC!即总计算量相关算法计算量搜索位置数因此!为了减少总的计算量!可以一方面设法减少相关度量的计算量!另一方面在不影响匹配精度条件下减少搜索位置的数目"对于相关系数法!可以通过简化相关系数的计算公式B$C!达到减少相关度量计算量的目的"相关系数公式经简化可得到:!<=>!=><!==$>!=><$=$!=$‘aR‘应用光学$XX!$^R刘莹!等基于灰度相关的图像匹配算法的改进对一次匹配过程而言!实时图的均值"#和$’($)*’("!*,)"#是一个常数!因此在匹配开始时!先计算这项这样在后续的匹配搜索时!只需将这项的值直接代入相关系数公式!避免了重复计算其次!因为开根号需要花费大量的时钟周期!对分子和分母同时平方!这样就不需要计算根号了!分母的运算量近似为)次乘累加运算经以上近似计算!相关系数的计算量大大减少了相关系数匹配法的正确匹配位置位于最大相关系数值的地方!如果在基准图中逐点计算!将会耗费大量的时间!因此本文采用由粗到细的搜索策略!通过三步搜索法以减少搜索位置的数目!从而减少总的计算量第一步!选择初始步长!对图像进行粗匹配!确定最大相关值可能位于的区域!这里搜索步长为!这样可使运算量减少为原来的((第二步!步长减为原来的一半!图像中心移到第一步得到的最大相关点处最后!以第二步得到的最大相关点为中心!计算其十字方向上的个点!比较相关系数值的大小!找到最大相关值!从而得到最后的匹配点其搜索收敛过程如图(所示图(搜索收敛过程图(:<=>>AB=CD=A>EE通过三步搜索策略!每进行一步!其结果越近似精确解与直接匹配法相比!该方法的匹配速度大大提高!并且在运动模糊F局部遮挡及几何形变的情况下!仍有较高的匹配精度G实验结果及分析实验条件HIJKLMNMOPQJNRSTUVVW环境下!实验计算机UXY为UZTZLM^!主频W‘a!内存bIc其中模板图的大小为GWdbW像素!^基准图的大小为bdb像素!^如图和图G所示基准图经顺时针旋转(be后的图像如图所示!其中模板图左上角在基准图中的位置像素数为^fb!Gb^采用传统的相关匹配方法和改进的算法进行对比实验!图b和图分别为以上种算法在图G基准图和^图旋转后的基准图上^的匹配结果图模板图像ghDi<Ch<图G原始图像Gj=<ih<图旋转图像kAC<Clh<图b匹配结果示意图bm<=<hAnh<C>=EoiCpfGbp应用光学WW!fb^刘莹!等H基于灰度相关的图像匹配算法的改进图!采用了最小误差法"相关系数法"#$法和改进的相关系数法得到的匹配位置均与模板图在原基准图中的位置相一致图’为采用经最小误差法和#$距离法得到的匹配位置其误差为(个像素而另外)种方法得到的匹配位置与原位置一致结果表明*在无运动模糊"无局部遮挡及无几何形变的情况下种算法都能够得到正确的匹配而一旦条件不满足时如上文中图像存在一定的旋转时最小误差法的匹配精度会有所下降而传统的和改进的相关系数法仍能保持较高的精度图’匹配结果示意图,’:<=表(匹配时间对比>=:(>:匹配算法平均匹配时间A最小误差法)BC相关系数法!’B#$法CDC!改进的相关系数法EDC表(为上述种算法的匹配耗时对比可以看出传统的相关系数法的匹配速度最慢#$法的速度有所提高而改进的相关系数法的匹配速度相对于传统方法提高了(E多倍这是因为改进的相关系数法对相关系数的计算公式进行了简化减小了相关算法的运算量并采用三步搜索法进行匹配从而使算法的匹配速度大幅提高在实际应用中我们可根据实际情况选择合适的步长结论改进的相关系数法的性能最优#$算法在匹配速度方面有所提高但提高不明显而且必须预先确定阈值F阈值在不同背景下是不同的尤其在复杂背景下就限制了这种算法的应用本文采用动态调整阈值的方法在一定程度上解决了该问题本实验中FG(!改进的相关系数法对相关系数的计算公式进行了简化并采用三步搜索策略进行匹配克服了传统的采用相关系数作为相似性判定准则的图像匹配算法运算量大的缺点同时又不失其匹配精度高的优点从而可满足图像匹配系统的实时性要求参考文献*H(I罗钟铉刘成明灰度图像匹配的快速算法HJI计算机辅助设计与图形学学报)EE!(BK!L*M’’NMBE$OPQRSTUNVWXT$YOZRTUNTUX^AX‘USaRSbXUXcRTUHJIJSWaTX‘SbZSdWaNeffgAUThZSdWaiaXdRcA)EE!(BK!L*M’’NMBEKTZRTALH)I朱永松国澄明基于相关系数的相关匹配算法的研究HJI信号处理)EEC(MK’L*!C(N!CQjOkSTUNASTUiOPZRTUNTUlRaAXacRSbcSaa‘XSTXcRTUX‘USaRmXAfSTcSaa‘XSTcSbbcTHJInUTX‘oaScAATU)EEC(MK’L*!C(N!CKTZRTALHCI崔江涛刘卫光周利华一种多分辨率高维图像特征匹配算法HJI光子学报)EE!CK(L*(CDN((ZOYJXTUNXS$YOpNUWXTUQjPO$NRWXeW‘NaAS‘WSTqeNb‘bSaRURNfTASTX‘XUbXWaaXcrTUHJIecXoRSSTcXnTcX)EE!CK(L*(CDN((KTZRTALHI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HJI应用光学)EE’)BKL*)D!N)DDQjesitXTUsekXT$YJXTNuWTYXUXcRTUmXAfSTUSacbXWaSbfUAXTfRcSaa‘XSTTbavWTcwfSXTHJIJSWaTX‘Sbedd‘fPdcA)EE’)BKL*)D!N)DDKTZRTALH!I廖云涛任仙怡张桂林等一种新的基于对应像素距离度量的图像相关匹配方法HJI红外与激光工程)EE(CEK’L*(DN)($YePkWTNXSxyszXTNwQjesiiWN‘TX‘eT{XUXcRTURSfmXAfSTXTS|‘dV‘fAXTcXAWaTHJIYTbaXafXTf$XAayTUTaTU)EE(CEK’L*(DN)(KTZRTAL}MC!}应用光学)EEB)DK!L刘莹等*基于灰度相关的图像匹配算法的改进!"#何斌$马天予$王运坚$等’()*,数字图像处理!#北京人民邮电出版社$’:$<’*:=)$>A):B’*:$CD*’()*,E’F’D*’G*FCHIJKC((!#C’B’:FLJ(DM<CCFI*HNLIC(($O’:,N’:C(CP!Q#刘刚$苏秀琴$胡晓东$等高速电视下基于自适应阈值的实时图像跟踪!R#光子学报$$SOTP""UVW*:F$XWY’)Z’:$WY’*JEJ:F$CD*C*D’GC’G*FCDI*K’:F*(CEJ:*E*HD’^CDNIC(NJE’:N’FN(HCCE<!R#KD*LNJDJ:’K*X’:’K*$$SOTP""O’:,N’:C(CP中国兵工学会光电子技术专业委员会召开第五届学术交流会暨换届会议中国兵工学会光电子技术专业委员会于Q年T月T日‘日在青海省西宁市召开了委员会换届暨第五届学术交流会议a日上午举行了大会开幕式$所所长王小鹏向大会致辞$他在致辞中说中国兵工学会光电子技术专业委员会第五届学术交流会暨换届工作会议经过几个月的筹备$今天在夏都西宁市召开了$我代表所向上级主管部门中国兵工学会以及支持我们工作的单位和与会代表表示感谢a这次会议的主要任务是进行光电子技术专业委员会的换届和学术交流$加强我们同行之间的认识和了解$共同探讨未来光电子技术的发展$发挥好专委会的平台作用a作为挂靠单位的所$一方面要利用我们在光电领域技术上的优势$加强技术创新$干好我们的科研$继续扛好光电子技术这杆旗$继续为光电子技术的发展作出我们的新贡献$同时我们将一如既往地支持专委会的工作a我们愿意继续利用现有的技术优势$在技术和产品开发中加强与同行业有关部门和科技人员的合作$共同肩负起发展国防光电子技术的重任a中国兵工学会副秘书长许毅达代表总会在开幕式也讲了话$他在讲话中认为$光电子技术专业委员会成立时间不长$但是活动开展的很有特色$为兵器和国防科技领域光电子技术的发展做出了一定的贡献$这一方面说明$这个专业领域很活跃b正在蓬勃发展c另一方面说明$广大科技工作者b委员对学会工作很支持$还有一个最重要的原因就是所的领导很有战略眼光$他们看到了学术交流这块活动平台对未来科技发展b科技创新工作的重要促进作用$作为挂靠单位对这项工作非常重视和支持a中科院成都光电所所长b光电子技术专委会副主任委员袁家虎代表与会人员讲了话a他高度赞扬了光电子技术专委会在为委员相互沟通信息方面所发挥的桥梁作用a所所长王小鹏等位同志还在大会上做了学术报告a王所长所作的d光电子技术在现代军用装备中的应用e的报告$引起了与会代表的极大关注a第一届专委会副主任委员盛益鹏主持召开了换届工作会议a会上$第一届专委会总干事杨大军首先向与会委员作了上一届委员会的工作报告c所发展计划处处长胡红作了第二届专业委员会组成情况的说明c中国兵工学会副秘书长许毅达宣读了f关于中国兵工学会光电子技术专业委员会第二届委员会委员名单的批复ga至此$经各单位推荐$民主协商$中国兵工学会六届常务理事会审议$由"名委员组成的第二届光电子技术专业委员会正式成立a我所王小鹏所长任主任委员$党委书记胡宏智任常务副主任委员$胡红任总干事$汪宏运任副总干事a新一届专委会主任委员王小鹏主持召开了第二届委员会会议a王所长首先讲话$表示要尽心尽力组织作好专委会的工作$为国防光电子技术的发展再做新贡献a与会委员还介绍了本单位的情况$并就有关专业技术问题进行了讨论交流a第二届光电子技术专业委员会总干事胡红对学会下一步的工作进行了安排a本次会议在全体代表的努力下$圆满完成了各项议程aO汪宏运Phh应用光学Q$TOP刘莹$等基于灰度相关的图像匹配算法的改进

职业精品

(汽车)产品营销策划书范文.doc

HH牙膏营销方案策划书.doc

加班管理人力资源考勤管理系统方案.doc

物品采购管理制度-正式.doc

用户评论

0/200
    暂无评论
上传我的资料

精彩专题

相关资料换一换

资料评价:

/ 5
所需积分:1 立即下载

意见
反馈

返回
顶部