1 武汉科技大学 信息科学与工程学院,湖北 武汉 430080
2 武汉科技大学 冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心,湖北 武汉 430080
针对传统SIFT匹配算法复杂、特征冗余点多、难以满足实时性等问题,本文提出了一种具有局部自适应阈值的SIFT快速图像匹配算法。首先,所提方法在SIFT算法的基础上,对构建的高斯金字塔进行了优化,通过减少金字塔层数来消除冗余特征点以提高检测效率,并根据图像局部对比度来自适应提取FAST算法中的阈值从而实现高质量的特征点检测,筛选出鲁棒性较强的特征点进行更准确的匹配;其次,采用高斯圆形窗口建立32维降维特征向量,提高算法运行效率;最后,根据匹配特征点对之间的几何一致性对特征点进行提纯,有效减少误匹配。实验结果表明,本文方法在匹配精度和运算效率方面的综合表现均优于SIFT算法及其他对比匹配算法,相比传统的SIFT算法,匹配精度提高了约10%,算法运行时间缩短了约49%。在图像发生尺度、旋转以及光照变化的情况下,正确匹配率在93%以上。
SIFT算法 高斯金字塔 自适应阈值 特征描述符 图像匹配 SIFT algorithm Gaussian pyramid adaptive thresholds feature descriptor image matching
1 厦门大学航空航天学院,福建 厦门 361005
2 北京宇航系统工程研究所,北京 100076
针对分布式光纤传感器在航空航天领域应用中存在的应变读数异常现象,提出一种可检测和快速清除分布式光纤传感器应变读数异常的自适应后处理算法,以提高传感器监测精度与数据可靠性。该算法采用K均值聚类方法进行自适应定义阈值,以区分不同结构特征及不同服役环境导致的数据分布与噪声响应的差异性。在此基础上,对扭曲的应变曲线实行连续的几何偏置来消除应变读数异常。最后以航天燃料贮箱压力循环实验中采集的分布式光纤传感数据处理为例验证所提方法的有效性,使用Pearson相关系数来表征后处理曲线与无异常曲线的相关性,并与其他后处理算法进行对比。结果表明,针对2种主要类型、8种典型案例的应变异常现象,所提方法均能获得最佳的后处理结果,与无异常曲线的相关性系数不低于0.917。
光纤光学 瑞利散射 分布式光纤传感 K均值聚类 自适应阈值 复合材料贮箱
彭罗曼 1,2,3张海洋 1,2,3,*王文鑫 1,2,3白莎莎 1,2,3[ ... ]赵长明 1,2,3
1 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室,北京 100081
3 北京理工大学 光电学院,北京 100081
相邻障碍物的分割是无人驾驶领域的技术难点,低线激光雷达点云稀疏,无法聚类远距离物体,但激光雷达线束越多越昂贵。为了实现低成本聚类分割相邻障碍物,实验场景选取常用交通场景对象相邻的人/人、人/车,提出了一种基于多帧融合的相邻障碍物分割方法。基于惯性测量单元、激光雷达融合多帧点云,解决了低线激光雷达因分辨率低而无法聚类远距离相邻行人的问题。提出改进的欧式聚类,加入自适应阈值和向量角度约束两个新的分割标准,提高相邻障碍物的分割效果。实验结果表明,该方法具有成本低、聚类精准等特点,与单帧传统欧式聚类算法相比,该方法针对相邻障碍物分割的准确度提升约30.7%,对低线激光雷达在障碍物聚类以及后续的检测具有一定参考意义。
多帧融合 自适应阈值 相邻障碍物分割 稀疏点云聚类 multi-frame fusion adaptive threshold segmentation of adjacent obstacles sparse point cloud clustering
1 大连理工大学 汽车工程学院 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 辽宁大连6024
2 大连理工大学 宁波研究院,浙江宁波315000
3 比亚迪汽车工业有限公司,广东深圳518118
为了进一步提高自动驾驶感应模块中激光雷达点云地面分割算法的分割精度,提出一种基于种子点距离阈值和路面波动加权幅值自适应的地面点云分割算法。该算法在极坐标栅格地图划分的基础上,将种子点的选取判断阈值与二维平面的水平距离特征相关联,通过点云间的水平距离变化控制种子点集的更新;在道路模型拟合过程中,为解决斜坡路面模型更新停滞问题引入坡度连续性判断准则,根据路面波动加权幅值的变化建立点云的分割阈值方程,最终实现关于点云距离特征的自适应阈值分割。对开源数据集Semantic KITTI进行点云二分类数据处理,并在此基础上测试算法性能。实验结果表明:与现有算法相比,本文所述地面分割算法的精确率和召回率均提升了2%~4%,具有较高的准确性。
点云 地面分割 种子点距离 自适应阈值分割 point cloud ground segmentation seed points distance adaptive threshold segmentation 光学 精密工程
2023, 31(17): 2564
1 西安建筑科技大学信息与控制工程学院,陕西 西安 710055
2 中国社会科学院考古研究所,北京 100101
3 陕西省文物保护研究院,陕西 西安 710075
汉长安城遗址出土骨签数量庞大,基于数字图像技术的骨签尺寸自动测量方法能够提高工作效率。针对骨签纹理繁多、边缘对比度低导致测量精度不高的问题,提出一种基于分区域自适应阈值Zernike矩的骨签图像尺寸测量方法。首先,利用Canny算子进行像素级定位;然后,对称设定边缘有效分区域,以欧氏距离为比例系数计算各个分区域像素点与中心点的加权灰度值,作为各区域Zernike矩提取边缘的判定阈值,提取骨签亚像素级边缘;其次,引入边缘轮廓判别条件剔除无效纹理,获取骨签图像精确轮廓;最后,使用最小外接矩算法计算骨签不规则轮廓,结合相机标定完成骨签尺寸测量。实验结果表明,与其他方法相比,该方法测量的骨签长宽的均方根误差分别降低1.3 mm和1.2 mm,平均相对误差分别降低3%和6.3%,平均绝对误差分别降低1.23 mm和1.08 mm,能够有效提高复杂边缘轮廓的骨签尺寸测量精度。
测量 尺寸检测 Zernike矩亚像素边缘检测 自适应阈值 边缘提取 最小外接矩算法 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1412001
1 长春理工大学 光电工程学院 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院 光电工程国家级实验教学示范中心,吉林 长春 130022
3 长春理工大学 中山研究院,广东 中山 528400
4 航天特种材料及工艺技术研究所,北京 100074
胶接结构广泛应用于航空航天等**领域,但在工艺制作及使用过程可能会产生胶接界面脱粘缺陷和损伤,由于太赫兹无损检测技术对非金属材料良好的穿透性能,已被广泛应用于复合材料的无损检测中,太赫兹无损检测技术在多层胶接结构样件胶层内部缺陷的无损检测方面具有较大优势。利用反射式太赫兹时域光谱系统检测多层胶接结构样件,得到的具有样件内部材料信息的太赫兹时域信号,但信号中还包含了大量的冗余特征和噪声等无效信息,这些无效信息大大降低了信号处理和分析效率。针对这一问题,文中提出了基于二阶梯度法提取太赫兹时域信号有效特征,以飞行时间误差为限制条件基于信号的时域特征自适应确定阈值,稀疏太赫兹时域信号,减少信号中冗余无效信息,实现太赫兹时域信号的有效压缩。然后,通过二值化图像分割识别多高斯恢复信号和太赫兹时域光谱系统检测信号的太赫兹图像缺陷区域。最后,制备具有脱粘缺陷的多层胶接结构样件,开展太赫兹无损检测实验。结果表明:文中算法的数据压缩率达到了81%,相比传统压缩算法离散余弦变换提高了59%,相比主成分分析算法提高了75%,相比K-SVD字典学习算法提高了26%,缩短了约80%的数据计算时间,减小了约95%数据存储空间占用,且缺陷识别偏差不超过0.05。文中算法极大地提高了数据处理和分析效率,保证了缺陷识别的精度。
太赫兹时域光谱 稀疏表示 特征提取 自适应阈值 多层胶接结构 terahertz time domain spectroscopy sparse representation feature extraction adaptive threshold multilayer bonding structure 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220443
1 西南科技大学信息工程学院,四川 绵阳 621010
2 特殊环境机器人技术四川省重点实验室,四川 绵阳 621010
针对光纤传像束成像系统采集图像中存在的蜂窝效应伪影,通过分析蜂窝效应伪影产生机理及其相关特性,提出一种能够有效修复蜂窝效应伪影的方法。根据蜂窝效应伪影在图像中的分布特点,使用拆分法将原图拆分成多个子图,减小蜂窝效应伪影在图像中的宽度。然后使用一定大小的滑动窗口修复蜂窝效应伪影,在滑动窗口内,根据设计的自适应阈值机制,筛选出位于蜂窝效应伪影区域的像元,并计算该像元与窗口内像素值最大像元的像素值差值及欧氏距离,进而得到自适应补偿系数修复该像元,以滑动窗口遍历子图像完成对子图的全局修复。最后利用修复后的各子图完成重构,恢复成原始图像的尺寸。实验结果表明,与多种蜂窝效应伪影修复算法相比,所提方法在客观评价指标上有更好的表现,能更好地修复图像中的蜂窝效应伪影。
光纤传像束 蜂窝效应伪影 图像拆分 自适应阈值 自适应补偿系数 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1210010