異源圖像匹配關鍵技術

前言

第1章 緒論 1
1.1 異源圖像匹配概念 1
1.1.1 圖像匹配問題描述 1
1.1.2 異源圖像匹配相關概念 1
1.1.3 異源圖像匹配關鍵問題 2
1.2 圖像匹配發展及異源圖像匹配研究現狀 4
1.2.1 基於特徵的圖像匹配 5
1.2.2 基於範本的圖像匹配 10
1.2.3 異源圖像匹配研究現狀 13
1.3 異源圖像匹配應用領域 14
1.3.1 基於異源圖像匹配的精確制導 14
1.3.2 基於異源圖像匹配的視覺導航 14
1.3.3 基於異源圖像匹配的其他應用 15

第2章 數字影像處理基礎 16
2.1 引言 16
2.2 圖像感測器 16
2.2.1 圖像感測器基本概念 16
2.2.2 感測器類型比較 18
2.3 採樣與量化 20
2.3.1 採樣與量化基本概念 20
2.3.2 數位圖像表示 21
2.3.3 空間與灰度解析度 22
2.3.4 圖像插值 23
2.4 數位圖像中的基本數學操作 24
2.4.1 向量與矩陣操作 24
2.4.2 線性與非線性操作 25
2.4.3 算術操作 25
2.4.4 集合與邏輯操作 27
2.4.5 圖像變換 29
2.5 空域數字影像處理 30
2.5.1 圖像灰度變換 30
2.5.2 長條圖處理 32
2.5.3 空間域濾波 36
2.5.4 圖像梯度與方向 41
2.6 頻域數字影像處理 44
2.6.1 基本概念介紹 44
2.6.2 一維傅裡葉變換 46
2.6.3 二維傅裡葉變換 47
2.6.4 二維離散傅裡葉變換及其性質 48
2.6.5 頻率域圖像濾波 50
2.6.6 快速傅裡葉變換 51

第3章 相似性和差別性測量準則 53
3.1 引言 53
3.2 圖像匹配中常用的差別性測量準則 54
3.2.1 Lp範數 54
3.2.2 余弦和測量準則 54
3.2.3 灰度比差值 55
3.2.4 漢明距離 56
3.2.5 標準化L2範數 56
3.2.6 聯合商值 57
3.3 圖像匹配中常用的相似性測量準則 58
3.3.1 直接相關 58
3.3.2 去均值相關 58
3.3.3 方差歸一化互相關 58
3.3.4 標準化互相關 59
3.3.5 聯合概率分佈能量 60
3.3.6 互信息 60
3.4 異源圖像匹配測量準則性能分析 61
3.4.1 測試圖像雜訊模型 61
3.4.2 測量準則對圖像雜訊的適應性 65
3.4.3 圖像灰度畸變模型 68
3.4.4 測量準則對灰度畸變的適應性 69

第4章 圖像特徵提取 74
4.1 引言 74
4.2 局部特徵提取 74
4.2.1 SIFT特徵提取 74
4.2.2 SURF特徵提取 76
4.2.3 FAST角點特徵提取 78
4.3 局部特徵描述 79
4.3.1 SIFT特徵描述 79
4.3.2 SURF特徵描述 81
4.3.3 BRIEF特徵描述 82
4.4 本征圖像提取 83
4.4.1 基於梯度的本征圖像提取 84
4.4.2 基於相位場的本征圖像提取 84
4.4.3 基於相位一致性的本征圖像提取 85
4.4.4 本征圖像提取演算法比較分析 85

第5章 圖像匹配快速搜索 88
5.1 引言 88
5.2 圖像匹配變換空間 88
5.2.1 平移變換空間 88
5.2.2 等距變換搜索空間 89
5.2.3 相似搜索空間 89
5.2.4 仿射搜索空間 90
5.2.5 單應搜索空間 91
5.2.6 變換空間分解 91
5.3 圖像匹配快速搜索原理 92
5.3.1 圖像金字塔 92
5.3.2 積分圖像原理 93
5.3.3 基於FFT的範本匹配演算法 95
5.3.4 基於正交分解的範本匹配演算法 98
5.3.5 演算法複雜性分析 103
5.4 圖像匹配快速搜索實現 107
5.4.1 常用計算平臺的分級存儲系統 107
5.4.2 資料快速存取原則 110
5.4.3 並行影像處理 112

第6章 基於結構張量的異源圖像匹配 114
6.1 引言 114
6.2 結構張量提取 114
6.2.1 張量計算 115
6.2.2 張量投票 116
6.2.3 多尺度張量融合 117
6.3 結構張量分析 118
6.4 結構張量匹配 119
6.4.1 結構張量差別性和相似性測量準則 119
6.4.2 基於FFT的結構張量快速匹配演算法 119
6.4.3 匹配中的掩模問題 119
6.5 結構張量匹配性能測試 121
6.5.1 異源圖像匹配測試 121
6.5.2 計算性能測試 125
6.5.3 匹配精度測試 126

第 7 章 結束語 128

參考文獻 129