1、中国地质大学（武汉）公示项目信息表项目名称 高效高精准图像匹配的若干基础问题研究申报奖种 高等学校科学研究自然科学奖 申报等级 一等奖项目简介视觉感知计算是人工智能核心技术之一，也是支撑“互联网+” 、 “智能制造”的重要基础，业界公认制约其实际应用的关键是图像匹配精度与效率，需要从图像预处理、特征点提取与描述、特征点原始匹配、特征点精准匹配等方面进行突破，其中特征点精准匹配因涉及图像形变、数据来源、数据退化等多个多样性因素，导致匹配算法复杂、真实匹配易丢失等问题产生，且长期未得到有效解决。为突破图像匹配精准与效率的瓶颈，在国自科基金、863 等支持下，从模型构建、条件约束、快速求解、应用方法
2、等开展研究，成果如下：1、建立非参数、自适应的多场景图像特征点匹配统一理论模型。传统方法需根据不同场景设定对应模型，难适应图像形变大，且容错率低、易丢失真实匹配，无法保证特征点精准匹配。提出图像特征点匹配的鲁棒向量场学习模型，首次将容错率从传统约 50%提高到 90%以上；构建基于 L2E 估计子的匹配模型，克服数据退化多样的缺陷，可自适应多场景的特征点匹配；提出特征点相似性渐增的层次匹配模型，减少真实匹配的错误丢失率。2、构建基于局部特性与整体融合的图像特征点匹配约束条件。通常图像特征点匹配只关注整体约束，易产生理论模型在匹配中的非适定性，仅能求得局部最优解，导致匹配精度下降。利用构建正则化
3、高斯场空间约束，即使数据多源和局部形变的严苛条件，仍可避免匹配结果过拟合，求得全局最优解，实现匹配适定性；提出以流形学习框架为特点的局部线性迁移约束，有效表达刚性、仿射、非刚性等变换模型，首次实现局部特性与整体融合。3、发展出高维非参数模型的快速求解 SparseVFC 方法。复杂环境的传统图像匹配通常采用参数模型近似求解，精度差、效率低，即使采用基于核稀疏表达的非参数模型也只能处理一维标量，无法实现高维条件下非参数模型的快速求解。项目提出向量形式的再生核Hilbert 空间映射方法，创新性实现算法的时间、空间复杂度分别从三次方、二次方降为线性，使得图像匹配高效高精准，且满足海量数据实时处理。
4、4、研发出系列图像高精准匹配的前处理及应用方法。传统图像增强受限于背景和细节的多样性，适用场景少，开创性提出一种基于双阈值的自适应优化算法，使多场景下图像背景抑制且细节突出。多源图像特征提取、表达与匹配的方法是图像融合的基础，方法不当会导致特征提取困难、描述能力脆弱，首创多尺度的支持度变换图像融合方法，使体现图像融合质量的信息熵、清晰度等重要指标有效提升。项目共发表 SCI 论文 31 篇，高水平会议论文 6 篇，含学科引用排名前 0.1%的 ESI 热点论文 7 篇（代表作 4 篇） ；代表作发表在 CVPR、IEEE Trans. SP、IEEE Trans. IP 等国际权威刊物，代表作
5、 SCI 他引 235 次；申请发明专利 7 项、授权 1 项，获软件著作权 2 项。IEEE/IAPR/SPIE/IET/ANA/BCS/LSW/IMA 多个组织 Fellow、ACM SIGGRAPH 主席等在TPAMI、TIP、IJCV 上正面引用，如顶级学术会议（ECCV2016）Vincze 教授用超半页篇幅介绍项目 4 篇成果， “能产生高效高精度的匹配结果.能适应各种图像变换模型.作为衡量匹配精度的标准” ；郑南宁院士在 CVIU2014 评价“具有很强鲁棒性.优于近期其他匹配方法” 。主要完成人情况姓 名 马佳义 性别 男 排 名 1 技术职称 副教授工作单位 武汉大学二级单位
6、 电子信息学院完成单位 华中科技大学对本项目主要学术贡献：2008 年 9 月进入华中科技大学攻读博士学位，师从第三完成人田金文教授，毕业后留武汉大学任教至今。承担了科研创新和技术发明的具体工作，投入本项目的工作量占本人工作量的 90%以上。是主要科学发现点 1、2、3 的提出者，是本项目高精准图像匹配从模型构建、条件约束到快速求解的整个理论研究部分的主要贡献者。旁证：代表作 1、2、3、4、5 的第一作者，代表作 5 的通讯作者，代表作 6的第二作者。曾获奖励情况：获奖项目名称 获奖时间 获奖名称 奖励等级 授奖部门（单位）视觉感知的图像高精准匹配的若干基础问题研究2016.12 中国自动化
7、学会自然科学奖二等 中国自动化学会基于非参数模型的点集匹配算法研究2015.10 中国自动化学会“优秀博士学位论文”中国自动化学会基于非参数模型的点集匹配算法研究2015.8 中国人工智能学会“优秀博士学位论文”中国人工智能学会基于非参数模型的点集匹配算法研究2015.12 湖北省“优秀博士学位论文”湖北省教育厅主要完成人情况姓 名 马泳 性别 男 排 名 2 技术职称 教授工作单位 武汉大学二级单位 电子信息学院完成单位 华中科技大学对本项目主要学术贡献：项目的发起人和主持人之一，投入本项目的工作量占本人工作量的 70%以上，对科学发现点1、2、4 做出了创造性贡献，是本项目理论研究包括匹配
8、理论模型构建及条件约束和应用研究包括高精准匹配前处理方法设计的主要贡献者。旁证：代表作 2、4、9 的通讯作者。曾获奖励情况：获奖项目名称 获奖时间 获奖名称 奖励等级 授奖部门（单位）高性能红外成像关键技术研究及其应用2013.12 湖北省科技进步奖一等 湖北省人民政府高帧频、大面阵红外成像关键技术及装备2014.1 教育部科技发明奖二等 教育部基于 HFC 和 IP 混合网络的互动电视系统2009.12 湖北省科技进步奖一等 湖北省人民政府视觉感知的图像高精准匹配的若干基础问题研究2016.12 中国自动化学会自然科学奖二等 中国自动化学会主要完成人情况姓 名 田金文 性别 男 排 名 3
9、 技术职称 教授工作单位 华中科技大学二级单位 自动化学院完成单位 华中科技大学对本项目主要学术贡献：项目的发起人和主持人之一，投入本项目的工作量占本人工作量的 70%以上，对科学发现点1、2、3、4 做出了创造性贡献，是本项目理论研究与应用研究的主要贡献者。旁证：代表作 1 的通讯作者，代表作 3-8 的作者。曾获奖励情况：获奖项目名称 获奖时间 获奖名称 奖励等级 授奖部门（单位）遥感测图业务平台研制及重大工程应用2009 国家科技进步奖二等 国务院实时自动目标识别信息处理系统2008 教育部科技进步奖一等 教育部下视景象匹配系统1999 教育部科技进步奖一等 教育部高性能红外成像关键技术
10、研究及其应用2013 湖北省科技进步奖一等 湖北省人民政府高速移动下的视频编码与无线传输的关键理论、方法研究2011 湖北省自然科学奖二等 湖北省人民政府主要完成人情况姓 名 田甜 性别 男 排 名 4 技术职称 讲师工作单位 中国地质大学（武汉）二级单位 计算机学院完成单位 华中科技大学对本项目主要学术贡献：2009 年 9 月进入华中科技大学攻读博士学位，毕业后留中国地质大学（武汉）任教至今。承担了科研创新和技术发明的具体工作，投入本项目的工作量占本人工作量的 80%以上，对科学发现点 2 做出了创造性贡献，提出了多源图像的稳定特征提取算法及匹配模型，实现包含局部形变数据退化下的多源图像高
11、精准匹配。旁证：代表作 10 的第一作者。曾获奖励情况：获奖项目名称 获奖时间 获奖名称 奖励等级 授奖部门（单位）主要完成人情况姓 名 梅晓光 性别 男 排 名 5 技术职称 讲师工作单位 武汉大学二级单位 电子信息学院完成单位 华中科技大学对本项目主要学术贡献：2012 年 9 月进入华中科技大学攻读博士学位，毕业后留武汉大学任教至今。承担了科研创新和技术发明的具体工作，投入本项目的工作量占本人工作量的 70%以上，对科学发现点 2 做出了创造性贡献，提出了多源图像的稳定特征提取算法及匹配模型，实现包含局部形变数据退化下的多源图像高精准匹配。旁证：代表作 10 的第二作者。曾获奖励情况：获
12、奖项目名称 获奖时间 获奖名称 奖励等级 授奖部门（单位）视觉感知的图像高精准匹配的若干基础问题研究2016.12 中国自动化学会自然科学奖二等 中国自动化学会代表性论文专著目录（自然科学奖填写）序号论文专著名称/刊名/作者 影响因子年卷页码年(卷):页发表年月 通讯作者第一作者(中文名)SCI 他引次数他引总次数是否国内完成1Robust Point Matching via Vector Field Consensus/IEEE Transactions on Image Processing/Jiayi Ma, Ji Zhao, Jinwen Tian*, Alan Yuille, Zh
13、uowen Tu3.735ESI 热点ESI 高被引2014(23): 1706-1721 2014.4 田金文/马佳义 42 79是2Robust L2E Estimation of Transformation for Non-Rigid Registration/IEEE Transactions on Signal Processing/Jiayi Ma, Weichao Qiu, Ji Zhao, Yong Ma*, Alan L. Yuille, Zhuowen Tu2.624ESI 热点ESI 高被引2015(63): 1115-1129 2015.3 马泳/马佳义 32 51是
14、3Regularized Vector Field Learning with Sparse Approximation for Mismatch Removal/Pattern Recognition/Jiayi Ma, Ji Zhao, Jinwen Tian, Xiang Bai*, Zhuowen Tu3.399ESI 热点2013(46): 3519-3532 2013.12 白翔/马佳义 13 27是4Non-rigid visible and infrared face registration via regularized Gaussian fields criterion/
15、Pattern Recognition/Jiayi Ma, Ji Zhao, Yong Ma*, Jinwen Tian3.399ESI 热点ESI 高被引2015(48): 772-784 2015.3 马泳/马佳义 22 34是5Robust Estimation of Nonrigid Transformation for Point Set Registration/IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)/Jiayi Ma*, Ji Zhao, Jinwen Tian
16、, Zhuowen Tu, Alan YuilleCCF A 类顶级会议20132147-2154 2013.6 马佳义/马佳义 15 51是6A Robust Method for Vector Field Learning with Application to Mismatch Removing/IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)/Ji Zhao, Jiayi Ma*, Jinwen Tian, Jie Ma, Dazhi ZhangCCF A 类顶级会议20112
17、977-2984 2011.6 赵季/赵季 13 32是7Remote sensing image fusion using multiscale mapped LS-SVM/IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing /Sheng Zheng*, Wenzhong Shi, Jian Liu, Jinwen Tian3.36 2008(46): 1313-1322 2008.5 郑胜/郑胜 34 86 是8Multisource image fusion method using support value transform/IEE
18、E Transactions on Image Processing/Sheng Zheng*, Wenzhong Shi, Jian Liu, Guangxi Zhu, Jinwen Tian3.735 2007(16): 1831-1839 2007.7 郑胜/郑胜 38 101 是9A new adaptive contrast enhancement algorithm for infrared images based on double plateaus histogram equalization/Infrared Physics & Technology/Kun Liang,
19、Yong Ma*, Yue Xie, Bo Zhou, Rui Wang1.588 2012(55): 309-315 2012.7 马泳/梁琨 26 59 是10Automatic Visible and Infrared Face Registration based on Silhouette Matching and Robust Transformation Estimation /Infrared Physics & Technology/Tian Tian, Xiaoguang Mei, Yang Yu, Can Zhang, Xiaoye Zhang*1.588 2015(69): 145-154 2015.3 张晓晔/田甜 0 3 是
