提出一种快速高精度Fourier-Mellin变换图像配准方法,可提高高光谱成像过程中光谱复原的速度与精度。该方法运用两次局部上采样相位相关法,一次在对数极坐标域中估计旋转和缩放参数,另一次在笛卡尔坐标系中估计平移参数。引入梯度预处理过程,使算法更加稳健。介绍了Fourier-Mellin变换的原理,该变换可实现旋转和缩放参数的解耦合。在传统相位相关法的基础上介绍了局部上采样相位相关法。证明了梯度预处理过程的必要性。仿真结果表明,所提方法可以实现高精度的图像配准。

针对液晶显示屏(LCD)显示缺陷检测中待测图像出现的平移和旋转导致误检率过高, 传统人工检测效率低、漏检率高, 以及图像配准精度对缺陷检测准确率的影响等问题, 提出一种基于Fourier-Mellin变换的LCD显示缺陷检测方法。基本原理是利用Fourier-Mellin变换对标准图像和待测图像进行粗配准, 通过加速稳健特征/尺度不变特征变换(SURF/SIFT)算法进行细配准, 对标准图像和配准后的图像进行加权平均融合得到最终的配准图, 最后利用局部自适应阈值分割和差影法检测缺陷, 并标注缺陷的位置及信息。实验结果表明, 提出的方法对平移和旋转的稳健性好, 能够有效地检测出LCD显示缺陷, 检测准确率达到98.667%。

图像匹配是计算机视觉中的重要应用之一, 相位相关算法是其中的一种常用方法。但是该算法只能准确匹配存在平移的情况, 对带有旋转和缩放的情况无法正确匹配。针对这一问题, 本文提出了基于傅里叶-梅林变换的匹配方法, 利用图像傅里叶变换幅度谱中的包含的信息, 计算出旋转角度和缩放系数, 根据结果变换模板图像, 进一步计算出平移量。本文设计了模拟和实际实验对算法进行验证。结果显示本文算法不仅在模拟条件下具有较好的匹配效果, 在实际情况下也能准确匹配。

针对空间目标检测对图像配准精度的要求，本文组合Fourier-Mellin变换和加速鲁棒特征变换(SURF)算法来实现对空间观测图像的精确配准， 并研究了该配准算法所涉及的变换模型、特征提取、特征匹配和配准精度等问题。该算法首先利用Fourier-Mellin变换计算图像旋转角度的整数值，根据整数角度将待配准图像反向旋转；然后利用SURF算法检测两幅图像的匹配特征点；最后利用最小二乘方法计算旋转角度的浮点值和平移量，而整数角度与浮点角度之和就是待配准图像的实际旋转角度。文中分析了SURF特征点检测与图像尺寸、DoH响应阈值以及尺度空间层数之间的关系。实验结果表明：提出的算法对图像旋转角度估计值的均方误差为0.0077°，50组实拍图像中星点质心均方误差的平均值为0.1353 pixel，能够满足空间目标检测对图像配准的精度要求。

由于卫星图像来自于不同的传感器、由不同的视角和光谱、在不同的时间获得, 图像间存在较大差异。为了有效配准图像, 提出一种“先粗后精”的配准算法, 首先采用Fourier-Mellin 变换算法实施快速的粗配准, 然后采用以修正的结构相似度为测度的优化算法实施精确配准。对于真实的卫星图像配准, 由于没有准确的衡量标准, 很难给出定量的评估结果。本文提出一种新的配准评估方法——匹配曲线特征评估法, 以匹配曲线的峰度、峰偏、峰值以及峰值间均方根误差(RMSE)为定量评估指标, 以峰值间RMSE 最小为准则自动调整配准参数。结果表明, “先粗后精”的配准算法能够实现相当精确的配准; 匹配曲线特征评估法不仅能够从曲线的光滑度、尖锐度等特性直观描述配准性能, 并能由曲线的特征指标定量评估配准效果, 而且还能自动调整配准参数, 使配准更加精确。

MEMS器件微结构的运动特性影响器件的性能和可靠性。为实现微结构周期运动过程中各个时刻的旋转角度的测量, 提出一种基于傅里叶梅林(Fourier-Mellin)变换和相位相关算法的旋转角度测量方法。利用傅里叶梅林变换算法的旋转不变性, 将图像空间坐标转换为对数极坐标的参数空间, 旋转角度变化转化为平移的运动, 然后利用相位相关的亚像素平移测量算法, 得到微结构旋转角度。实验结果表明, 该算法旋转角度测量分辨率达到0.01°, 计算量较小且具有抗干扰能力。

提出了一种改进的单相限实数Fourier-Mellin 变换(SRFMT)相位校正稳像算法，提高了稳像实时性，解决了因图像局部遮挡而引起的错误估计问题。分析了基于Fourier-Mellin 变换估计抖动图像序列尺度因子、旋转、平移向量引起的计算堵塞，然后利用傅里叶变换共轭对称性，改进实数傅里叶变换，并以查表方式访问wi 因子，提升了计算性能；最后采用统计直方图方法处理块运动向量，通过局部运动向量集中度判定，去除伪全局运动向量。实验结果表明，与未改进的算法相比，采用改进的SRFMT 相位校正稳像算法处理512×512 的灰度图像序列，稳像的实时性提高了42%，满足实时性要求，有效的去除了因局部遮挡而引起的错误估计，鲁棒性进一步增强。

将增强现实技术与移动终端PDA相结合，在PDA上实现真实场景与虚拟增强信息的融合。系统采用基于Fourier－Mellin变换的2D图像匹配技术获取用户的视点参数，利用已标定的来自不同视点的图像作为参考图像库。采用客户／服务器构架减轻PDA的运算负担。研制的基于PDA移动终端的增强现实系统轻巧灵便，易于携带，通用性高，能够应用于户外场景。