1 桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541000
2 桂林电子科技大学信息与通信学院, 广西 桂林 541000
3 卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心, 广西 桂林 541000
4 南宁桂电电子科技研究院有限公司, 南宁 530000
针对无人机图像匹配时间较长的问题, 提出了一种基于SIFT改进的无人机图像匹配算法。引入了FAST算法检测角点, 它能快速通过比较中心像素点和一定领域内像元的灰度值以判断是否为角点, 从而提高算法的速度。同时, 为了弥补FAST算法在高斯差分金字塔上搜索的不足, 使用了基于Ostu和GA的图像分割算法对图像进行分割, 对分割图像构建高斯金字塔, 在高斯金字塔上进行特征点搜索。实验结果表明, 与传统的SIFT算法相比, 改进算法提高了无人机图像匹配的速率和正确率。
无人机 图像匹配 图像分割 高斯金字塔 特征点搜索 UAV image matching image segmentation Gaussian pyramid feature points search
1 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司, 江苏盐城 224000
2 常州中能电力科技有限公司, 江苏常州 13000
针对激光雷达与可见光相机标定过程繁琐以及标定精度不高的问题，提出了一种基于EPnP算法的激光雷达与可见光相机的联合标定方法。首先，提出了基于先验信息的图像特征点提取方法，利用标定板的颜色信息与边缘轮廓信息，准确计算可见光图像中的特征点坐标；其次，提出了基于直线拟合的三维点云特征点提取方法，根据标定板的尺寸信息与边缘轮廓信息，准确提取三维点云中的特征点；最后，将在同步时序的可见光图像和激光雷达三维点云中提取的匹配特征点对作为EPnP算法的输入，求解激光雷达与可见光相机之间的外参矩阵。实验结果表明，与工业界广泛应用的Autoware标定工具箱相比，文中提出的方法能够获得更高的标定精度，并能简化冗杂的标定过程。
激光雷达 可见光相机 联合标定 特征点提取 lidar visual light camera joint calibration feature points extraction
上海理工大学 上海市介入医疗器械工程研究中心, 上海 200093
脉搏波是表征人体生理状况的重要指标, 基于成像式的非接触式脉搏波检测技术在医疗健康领域具有重要的研究意义。鉴于目前非接触式获取脉搏波的方法存在波形细节丢失的缺点, 提出一种利用近红外光源照明, 多帧连续照相颈动脉搏动来获取脉搏波信号的方法。实验中, 在波长为850nm的光源照明环境下, 由工业级近红外相机远距离拍摄颈动脉搏动引起的表皮振动。选取感兴趣区域后提取到原始脉搏波信号, 进而利用极大重叠离散小波变化对信号进行滤波处理, 最终得到保留细节特征的脉搏波。对不同受试者的测量结果显示, 方法获得的波形可以观察到主波、潮波及重搏波等特征, 对于非接触式获取脉搏波具有重要的参考价值。
近红外 非接触 脉搏波 极大重叠离散小波变换 特征点 near-infrared non-contact pulse wave maximal overlapping discrete wavelet transform feature points
光学 精密工程
2022, 30(14): 1738
西南石油大学电气信息学院，四川 成都 610500
对弱对比度图像进行拼接时，由于对比度较差等原因，待拼接图像上分布的匹配特征点较少，图像配准误差较大。为了解决这一问题，提高图像拼接质量，提出一种基于contrast limited adaptive histogram equalization（CLAHE）和改进zero-mean normalized cross-correlation（ZNCC）的图像拼接算法。在提取特征点前，利用CLAHE算法对弱对比度图像进行预处理，增加图像对比度，增加匹配点数量；然后，使用结合特征点梯度主方向的改进ZNCC算法筛选特征点，提高特征点的正确匹配率；最后，使用筛选后的特征点集合计算变换矩阵，并完成图像拼接。实验结果表明，与其他算法相比，所提算法在弱对比度图像上增加了约25%的正确匹配点，误匹配率相对于SIFT算法降低0.5个百分点~3个百分点，有效提高了图像配准精度，减少了配准重影的出现，优化了图像拼接结果。
图像处理 图像拼接 图像增强 特征点筛选 激光与光电子学进展
2022, 59(12): 1211003
1 山东黄金矿业(莱西)有限公司, 山东 青岛 266000
2 中国矿业大学信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221000
针对异源图像配准中传感器物理特性差异造成的待匹配特征维度较高、稳定性较弱、配准质量较差等问题,提出一种基于尺度不变特征变换(SIFT)的异源图像配准方法。该方法首先结合相位一致性和改进的SIFT算法获得稳定的特征,然后利用最近邻距离比方法进行初匹配,接着提出了一种联合误差与欧氏距离(JEED)方法进行再匹配,最后采用模式搜索尺度不变特征变换(MS-SIFT)方法优化匹配点对以提高图像配准质量。实验结果表明,相比于现有方法,所提方法能够提取可靠稳定的特征,获得了较高配准质量,同时提高了配准算法的实时性。
图像处理 异源图像 图像配准 特征点 尺度不变特征变换算法 分层区域 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2410003
中国民航大学电子信息与自动化学院, 天津 300300
针对基于三维(3D)变形模型的人脸图像重建方法对人脸特征点检测不准确导致的重构模型形状表达能力不稳健问题,提出了一种优化3D变形模型参数的重建方法。首先,通过改进的位置映射图网络准确提取和定位人脸特征点,并以此为基础得到初始模型参数。然后,为了提高模型的精准度和泛化能力,融合基于回归方法得到的参数获取优化的模型参数。最后,对3D变形模型进行优化,得到最终的人脸模型。用真实人脸作为实验数据的结果表明,本方法能实现精确的3D人脸重建。
机器视觉 三维人脸重建 三维变形模型 人脸特征点 模型参数 激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2015008
1 南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室，江西 南昌 330063
2 无损检测技术教育部重点实验室（南昌航空大学），江西 南昌 330063
基于弯曲光纤研发了脉搏测量系统。首先根据光纤的弯曲损耗理论设计了光纤传感头，然后对采集到的数据进行处理，提取和分析特征点。通过测量人体运动前后、不同年龄、不同性别的脉搏信号，发现人体运动后潮波消失，频率和幅值明显增大，中年人的潮波、重搏波峰、重搏波谷不如青年人的明显，女性的脉搏压力差较男性明显偏小。实验结果表明，基于弯曲光纤的脉搏测量系统可以再现脉搏信号的细节参数，能够准确测量到主波、潮波、重搏波峰、重搏波谷等特征点，该研究对促进数字脉诊技术的发展有重要意义。
光纤光学 弯曲光纤传感头 脉搏 特征点 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0506003
1 中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院, 山东 青岛 266580
2 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266061
点云数据量十分庞大,合理地精简点云数据是点云数据处理的重要研究内容。针对传统点云精简算法存在的细节缺失、空洞等问题,提出一种基于多参数k-means聚类的自适应点云精简算法。该方法基于KD-Tree创建点云k邻域,结合曲面拟合对点云数据进行曲率和法向特征计算,运用多参数混合特征提取方法对点云特征及边界进行检测并保留;并由KD-Tree索引确定初始化聚类簇心,进行k-means聚类,聚类结果根据最大曲率偏差作细分精简。将本文算法、曲率采样法、均匀网格法与随机精简法分别应用于不同类型的点云模型中进行实验,结果表明,本文算法在复杂模型下的标准偏差均优于后三者,且可以较好地保留点云的细节特征信息,精简效果与模型完整性优于均匀网格法与曲率采样法。
图像处理 点云精简 k-means聚类 特征点 激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0610008
1 河北大学 电子信息工程学院， 河北 保定 071002
2 河北省数字医疗工程重点实验室， 河北 保定 071002
针对Camshift算法应用于NAO机器人目标跟踪过程中，当目标受到相似颜色背景干扰或被物体遮挡时跟踪失败的问题，提出一种基于ORB特征检测和Kalman滤波多算法结合的目标跟踪方法。首先检测目标ORB特征点初始化搜索窗口，然后利用Kalman滤波作为目标运动状态的预测机制，以预测的位置初始化Camshift算法。利用Bhattacharyya距离判断跟踪窗口的收敛性，若受到背景干扰，则利用ORB算法对当前帧中的Kalman预测区域和目标模型进行特征点匹配，重新检测目标在视频帧中的位置。根据Kalman滤波预测目标被物体遮挡后可能的位置来更新预测器参数。实验结果表明，改进的算法能够在相似颜色背景干扰和目标遮挡的复杂环境下，连续稳定地跟踪运动目标。
目标跟踪 仿人机器人NAO Kalman滤波 ORB特征点 target tracking humanoid robot NAO Camshift Camshift Kalman filter ORB feature points
