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%。

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。

气象卫星光谱图像是气象科学和环境遥感科学研究的重要工具, 而图像配准是气象卫星图像数据应用的前提。 文章针对气象卫星光谱图像的配准问题, 提出了一种基于Fourier-Mellin变换的自动配准方法。 首先利用全球海岸线矢量图数据构造地标模板, 地标模板是气象卫星光谱图像配准的参考图像; 其次, 根据云通道数据选择无云区域红外子图像, 并利用Sobel算子对红外光谱图像提取边缘特征; 最后利用Fourier-Mellin变换确定地标模板图像和红外边缘图像之间的仿射变换参数, 从而实现红外光谱图像的配准。 该方法本质是基于曲线匹配的思想, 无需特征点提取, 大大简化了配准流程。 利用FY-2D气象卫星上获取的红外通道数据进行了实验, 结果表明: 该方法鲁棒性好, 运算速度快, 配准精度较高。

针对超分辨率图像重建中图像运动估计精度要求高，速度要求快的问题，对传统的基于Fourier-Mellin变换和Keren算法的运动估计方法做出以下改进：首先提取参考图像和待估计图像的边缘，从而避免了Fourier-Mellin变换的不足(对细节不明显的图像运动估计精度极差)；由于只是用Fourier-Mellin变换进行粗估计，对角度估计精度要求不高，只需小于1°，因此在进行对数极坐标变换时，可以减少角度坐标和对数坐标的采样点数，大幅缩小了矩阵大小，提高了运动估计速度；由于先用Fourier-Mellin对待估计图像进行粗估计，Keren算法可以避开复杂的金字塔计算而只需一层估计，减少了运动估计时间。在VC++中的仿真实验表明，该方法有效地结合了Fourier-Mellin变换和Keren算法的优点，同时又提高了运动估计速度。经测试，用未改进的算法对328×500像素大小的两幅图像进行运算估计需要3.53 s，而用改进的算法则只需要1.15 s，大大提高了运动估计速度。

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。