Введение
ГЛАВА 1. Обзор и анализ алгоритмов и методов совмещения изображений в системах улучшенного видения 16
1.1 Алгоритмы и методы предварительной обработки изображений с целью их последующего совмещения в авиационных системах видения 17
1.2 Корреляционные методы совмещения 18
1.2.1 Систематизация и анализ критериальных функций, пригодных для использования в системах улучшенного видения 18
1.2.2 Корреляционная критериальная функция 18
1.2.3 Разностные критериальные функции 19
1.2.4 Парные критериальные функции 20
1.4 Методы поиска глобального экстремума в задачах многоэкстремальной оптимизации 23
1.4.1 Метод мультистарт 28
1.4.2 Туннельный алгоритм 29
1.4.3 Сетки и методы покрытий 30
1.4.4 Поиск с запретами 31
1.4.5 Генетические алгоритмы
1.5 Некорреляционные методы совмещения изображений 35
1.6 Обзор дескрипторов ключевых точек
1.6.1 Дескриптор SURF 37
1.6.2 Дескриптор SIFT 40
1.6.3 Выводы по применимости дескрипторов для совмещения разнородных изображений 43
1.7 Основные выводы по главе 43
Постановка задач исследования 45
ГЛАВА 2. Алгоритмы совмещения изображений в системах комбинированного видения 46
2.1 Сравнение и выбор видов критериальных функции 46
2.2 Совмещение изображений с помощью аффинных преобразований 52
2.3 Некорреляционное совмещение с применением дробно-линейных преобразований 54
2.3.1 Алгоритм построения матрицы гомографии по минимальному числу ключевых точек. 54
2.3.2 Разработка алгоритма построения матрицы гомографии по произвольному числу ключевых точек 59
2.3.3 Разработка алгоритма выделения значимых объектов 61
2.3.4 Разработка алгоритма получения связных контуров
2.3.6 Разработка алгоритма сокращения количества точек в контурах 67
2.3.7 Разработка алгоритма установления однозначного соответствия между угловыми точками 2.3.7 Разработка алгоритма отбраковки недостоверных пар ключевых точек 72
2.3.8 Пошаговый алгоритм поиска матрицы гомографии 79
2.4 Алгоритм совмещения изображений на основе единственной пары ключевых точек 80
2.5 Основные выводы по главе 89
ГЛАВА 3. Алгоритмы оценки качества совмещения изображений 91
3.1 Постановка задачи по оценке качества совмещения изображений 92
3.2 Классификация существующих подходов к оценке качества совмещения 93
3.3 Алгоритмы сравнения площадей пересекающихся контуров протяженных объектов 97
3.4 Алгоритм оценки качества совмещения на основе межпиксельного расстояния 101
3.5 Алгоритм оценки качества совмещения на основе углов между линиями контуров 106
3.6 Варианты совместного использования предлагаемых подходов по оценке качества совмещения 112
3.7 Основные выводы по главе 113
ГЛАВА 4. Программно-алгоритмические средства исследования и апробации предлагаемых алгоритмов 115
4.1 Проектирование программного обеспечения для исследования алгоритмов отладки изображений 115
4.1.1 Структура программного обеспечения 115
4.1.2 Описание отдельных модулей программного обеспечения 116
4.2 Методика проведения экспериментов 120
4.2 Исследование методов поиска глобального экстремума 122
4.2.1 Метод покрытий 122
4.2.2 Мультистарт 124
4.2.3 Генетический алгоритм 126
4.3 Исследование алгоритма совмещения по единственной паре ключевых точек 129
4.3.1 Исследование методов оценки качества совмещения изображений 129
4.3.2 Сравнительный анализ трудоемкости алгоритмов совмещения 135
4.3 Применение алгоритма совмещения с использованием произвольного количества пар ключевых точек 137
4.4 Описание аппаратной реализации предлагаемых алгоритмов 146
4.4.1 Реализация алгоритма преобразования одного изображения к плоскости другого с применением матрицы гомографии 148
4.4.2 Реализация алгоритма оценки качества совмещения изображений на основе межпиксельного расстояния 150
4.5 Основные выводы по главе 152
Заключение 153
Список сокращений и условных обозначений 155
Список литературы 156
