基于KAZE特征匹配的偏振图像配准算法研究

汪方斌; 储朱涛; 朱达荣; 许露; 刘涛; 吕科

文章摘要

汪方斌,储朱涛,朱达荣,许露,刘涛,吕科.基于KAZE特征匹配的偏振图像配准算法研究[J].安徽建筑大学学报,2017,25(5):40-47

基于KAZE特征匹配的偏振图像配准算法研究

Polarization Image Registration Algorithm Based on KAZE Feature Matching

DOI：10.11921/j.issn.2095-8382.20170509

中文关键词: 偏振成像图像配准 KAZE 特征提取单应矩阵

英文关键词: polarization image image registration kaze feature extraction homography matrix

基金项目:安徽省高校自然科学研究重大项目(No.KJ2017ZD42), 安徽省自然科学基金项目(No. 1508085QE91)，安徽建筑大学博士启动基金(No.2015QD04)

作者	单位
汪方斌	安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽合肥 230601；安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室，安徽合肥 230601
储朱涛	安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽合肥 230601；安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室，安徽合肥 230601
朱达荣	安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽合肥 230601；安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室，安徽合肥 230601
许露	安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽合肥 230601；安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室，安徽合肥 230601
刘涛	安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽合肥 230601；安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室，安徽合肥 230601
吕科	中国科学院大学工程管理与信息技术学院，北京 100049

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中文摘要:

偏振成像系统主要通过多相机或多通道成像，图像之间存在平移或旋转，偏振解析前必须进行图像配准，否则可能会产生虚假偏振信息。传统的配准算法主要有SIFT和SURF的特征配准算法，但其采用线性高斯金字塔进行多尺度分解来消除噪声和提取特征点，易造成边界模糊和细节丢失。本文从非线性尺度空间构建出发，提出一种基于KAZE特征匹配的偏振图像配准算法。首先，利用Hessian矩阵寻找特征点及其描述向量；然后以最小Hamming距离作为特征点的度量，计算单应矩阵并利用双线性插值实现不同偏振方位角图像之间的配准；最后，以FD1665P相机拍摄的图片为样本进行了实验验证。实验结果表明，本文算法相对基于SIFT和SURF特征点匹配的配准算法，归一化互信息增大、均方根误差减小，配准精度有很大提高。

英文摘要:

A polarization imaging system is a multi-viewing or multi-channel instrument and there exists translation or rotation,therefore the obtained polarized images must be registrated before polarization analysis, or fault polarization information will be introduced into the result. Traditional registration algorithms including those based SIFT and SURF feature matching use linear Gauss Pyramid for multiscale decomposition to eliminate noise and extract feature points and are prone to make boundary blur and detail lost. In this paper, a new polarization image registration algorithm using KAZE feature matching has been proposed based on the onlinear scale space construction. Firstly, Hessian matrix was applied to find feature points and the corresponding description vectors.Then, homography matrix was calculated and the polarization images of different polarization azimuth angles were registrated with bilinear interpolation with the minimum Hamming distance being taken as the metric of feature points. Finally, the performance of the proposed algorithm was validated by the images taken by FD1665P camera. The results showed that the registration accuracy was improved significantly using the algorithm proposed in this paper, while the normalized mutual information was increased and the root mean square error was decreased compared to the algorithms based on SIFT and SURF.

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