ORB角點檢測(Fast,BRIEF,ORB)

Fast角點檢測

算法描述如下:

  1. 在圖像中選擇一個像素點p。
  2. 設置閾值爲T。
  3. 找到像素p周圍以3位半徑的圓上的16個像素。
  4. 爲了使算法運行的更快,首先計算1,5,9,13位置的像素與像素p的差,若其中有3個及上大於閾值T,則p點納入候選角點。
  5. 若p爲候選角點,則計算1到16位置的像素與像素p的差,若其中有至少連續9個大於閾值T,則認爲p爲角點。
  6. 重複以上過程直至找到所有角點。

 

非極大值抑制

  1. 對每一個角點計算一個得分,即周圍像素與中間像素絕對值之和。

     

  2. 計算p領域內所有角點的得分,所p的得分是最大的,則保留,否則刪除。

 

 

BRIEF(BinaryRobust Independent Elementary Features)特徵描述子

https://www.researchgate.net/publication/44198726_BRIEF_Binary_Robust_Independent_Elementary_Features/download

BRIEF特徵拋棄了傳統的用梯度直方圖描述區域的方法,改用檢測隨機響應,利用鄰域內隨機點對的灰度大小關係來進行特徵描述,大大加快了描述子的建立速度。

算法步驟:

  1. 以特徵點p爲中心,取一個大小爲s*s的鄰域Patch。
  2. 對局部區塊進行高斯平滑。
  3. 點對採樣,採樣方式有以下幾種。
  • x,y方向平均分佈採樣
  • x,y均服從Gauss(0,S^2/25)各向同性採樣
  • x服從Gauss(0,S^2/25),y服從Gauss(0,S^2/100)採樣
  • x,y從網格中隨機獲取
  • x一直在(0,0),y從網格中隨機選取

在窗口內隨機選取一對點,比較二者像素的大小,進行如下二進制賦值:

    4.取N對點對,得到N個二進制碼,組成一個N爲向量。一般N可取128,256。

Brief描述子優點在於速度快,特徵的存儲空間小,缺點在於不具備旋轉不變性和尺度不變性,對噪聲敏感。

這種特徵檢測方法有些顛覆對於特徵描述的認知,一般認爲,圖像中某點的特徵具有確定性,但根據原作者的研究表明,非匹配點的分佈大致是一128爲中心的高斯分佈,而匹配點的漢明距離圍繞在一個較小值附近。

 

ORB(Oriented Fast and Rotated BRIEF)

Orb具有旋轉不變性和噪音抑制的特徵,運算速度快於surf和sift,不具備尺度不變性。

ORB在計算BRIEF描述子時建立的座標系是一關鍵點爲圓心,以關鍵點和取點區域的質心連線爲X軸建立二維座標系。

質心的計算公式爲:

 

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