基于opencv的gpu并行加速图像匹配算法研究

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1、中图分类号：V249.3论文编号：102871516－S017学科分类号：081105硕士学位论文基于OpenCV的GPU并行加速图像匹配算法研究研究生姓名毛星云学科、专业导航、制导与控制研究方向图像匹配导航指导教师冷雪飞副教授南京航空航天大学研究生院航天学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAstronauticsResearchonImageMatchingNavigationAlgorithmBasedonGPUParallelComputingandOp

2、enCVAThesisinNavigation,GuidanceandGontrolbyMaoXingyunAdvisedbyProf.LengXuefeiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空

3、航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2016年3月28日南京航空航天大学硕士学位论文摘要因为自身特有的高精度、抗干扰和自主导航等强大特性，惯性/图像匹配辅助导航系统成为了目前研究的一大热门方向。图像匹配辅助导航技术能够为惯性导航系统提供位置修正数据信息，其精确性和实时性是图像匹配算法非常关键的因素。本文就图像匹配辅助导航系统里的核心所在——图像匹配算法进行了较为深入的攻关与研究。鉴于ORB算法缺少对尺度不变性的良好支持，本文借鉴了尺度空间和高斯图像金

4、字塔的概念，将多尺度空间引入到ORB算法中，提出并实现了改进的ORB算法。实验表明，本文提出的算法除了继承了ORB算法速度极快的优点以外，也能在平移不变性、旋转不变性、尺度不变性、仿射变换不变性等各方面上有能和SIFT媲美的性能。为了进一步提高ORB特征点的匹配精度，本文提出了基于哈希表的双向预筛选策略，在使用RANSAC算法提纯之前，先进行一个初步的筛选，筛选出一个高质量的样本集合，再利用RANSAC算法对此高质量的样本进行优化提纯，以达到非常高的匹配精准度和运算效率。本文将GPU与CUDA并行运算引入到图像匹配辅助导航系统中，让常用的图像匹配算法运行速度有了超过20倍运算速度的

5、提高，满足了图像匹配导航系统实时性的需求。最终，本文总结并实现了一套基于OpenCV、CUDA并行运算与改进ORB算法的图像匹配算法。并进行了综合性地计算仿真实验论证。实验结论表明，这套算法拥有极高的效率，可以将图像匹配时间控制在毫秒级，可以满足图像匹配导航系统中精确性、实时性和鲁棒性的要求。关键词：图像匹配，导航，图形处理器，计算统一设备架构，OpenCV，ORB，随机抽样一致I基于OpenCV的GPU并行加速图像匹配算法研究ABSTRACTBecauseofitsownuniquehighaccuracy,anti-jammingandautonomousnavigationa

6、ndotherpowerfulcapabilities,inertial/imagematchingaidednavigationsystemhasbecomeahotresearchdirection.Itisthetargetoftheimagematchingaidednavigationtechnology,sotheaccuracyandreal-timeperformanceisthekeyfactoroftheimagematchingalgorithm.Inthispaper,wehavecarriedoutaverydeepresearchonthem.First

7、ofall,takingintoaccounttheORBalgorithminotheraspectsareveryoutstanding,butonlylackingofgoodsupportforscaleinvariance.ThispaperhasproposedanimprovedORBalgorithm,whichhasintroducedtheconceptofscalespaceandimagepyramidintoORBalgorithm.Thee