邊緣特征提取及其在圖像匹配中的應用研究

摘要

圖像匹配（Image Matching）是計算機視覺和圖像處理領域中一項非常重要的工作。圖像匹配技術是實現圖像融合、圖像校正、圖像鑲嵌以及目標識別與跟蹤的關鍵步驟之一，已經廣泛應用在圖像識別以及圖像重建等領域中。簡單來說，圖像匹配就是找到兩幅不同圖像之間的空間位置關系。圖像匹配主要可分為基于灰度的匹配和基于特征的匹配。

本文首先對現有圖像匹配的方法進行分類、概括和簡要的說明；分析了課題研究的背景，以及對國內外圖像匹配的研究狀況描述；其次對現有的圖像匹配的幾種常見算法進行簡要說明，其中著重介紹了基于邊緣特征的匹配算法。

圖像的邊緣是圖像最基本也是最重要的特征之一。邊緣檢測一直是計算機視覺和圖像處理領域的經典研究課題之一。圖像分析和理解的第一步常常是邊緣檢測。邊緣檢測的目的是去發現圖像中關于形狀和反射或透射比的信息，是圖像處理、圖像分析、模式識別、計算機視覺以及人類視覺的基本步驟之一。其結果的正確性和可靠性將直接影響到機器視覺系統對客觀世界的理解。本文對一些傳統的邊緣檢測方法和近年來廣泛受到關注的邊緣檢測算子進行了介紹。用Canny算法檢測邊緣再進行圖像匹配，標出正確位置，先做了理想狀態下的匹配，然后做原始圖像旋轉后的圖像匹配，最后對結果進行分析。

 

關鍵詞：圖像匹配，邊緣檢測，邊緣特征，圖像處理 

Abstract

...

Key words：image matching，edge detection，edge feature，image processing

目錄

第一章 緒論5

1.1 課題背景、意義5

1.2 基于特征的圖像匹配研究狀況6

1.3 各章簡介7

第二章 圖像匹配理論和基本方法8

2.1 圖像匹配的概述8

2.1.1 圖像匹配的概念8

2.1.2 圖像匹配方法的一般步驟8

2.1.3 影響圖像匹配的主要因素9

2.1.4 基于特征的圖像匹配概述10

2.2 圖像匹配原理11

2.2.1 數學描述11

2.2.2 空間幾何變換11

2.3 基于像素灰度相關的匹配方法13

2.4 基于特征的匹配方法14

2.4.1 基于邊緣特征的匹配方法 16

2.4.2 圖像匹配方法的流程16

第三章 圖像邊緣檢測與提取18

3.1 圖像邊緣檢測與提取概述18

3.1.1 圖像邊緣的定義19

3.1.2 圖像邊緣檢測算法的研究內容20

3.1.3 圖像邊緣檢測算法的主要應用21

3.2 圖像邊緣檢測與提取22

3.3 邊緣檢測與提取主要算法24

3.3.1 Roberts邊緣檢測算子24

3.3.2 Sobel邊緣算子24

3.3.3 Prewitt邊緣算子25

3.3.4 Log邊緣算子25

3.3.5 Canny邊緣算子27

第四章 基于邊緣特征的圖像匹配MATLAB仿真30

4.1 MATLAB 概述 30

4.1.1  MATLAB 特點  30

4.1.2  MATLAB 主要功能  30

4.1.3  MATLAB 在圖像處理中的應用  31

4.2 基于MATLAB的邊緣檢測32

4.3 基于MATLAB的圖像匹配34

4.4 基于邊緣特征的圖像匹配37

4.5 旋轉后的圖像匹配40

第五章 全文總結42

參考文獻43

致謝45

畢業設計小結46