特征点是多视图三维恢复的基础,可以通过图像的特征点提取与匹配来实现不同视角下的图像对应和几何信息获取。因此,通过提取两幅图像中具有显著特征的关键点或兴趣点来进行配对,能够在两幅图像之间建立对应关系,其提取和匹配的精度和速度直接影响到后续任务的准确性和实时性。然而由于低纹理和光照等特殊环境的影响,提取的特征点数量较少且会产生大量错误匹配。当使用RANSAC(Random Sample Consensus)剔除错误匹配的过程中需要随机选择所有样本去迭代求解,极大影响了匹配速度,并且大量错误匹配存在于初始匹配中,会不利于多级匹配的匹配精度。为此,该论文对特征提取和匹配方法进行了更进一步的研究,取得的主要成果可概括为:第一,针对使用固定阈值的ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法在胶囊内窥镜图像变化不显著的区域难以提取特征点,显著区域出现特征点冗余的问题,提出了一种改进的ORB算法来提取胶囊内镜图像的特征点。该方法首先在特征点提取阶段使用变异系数计算自适应阈值,提高算法在同质区域特征点的提取能力。然后,使用四叉树方法对特征点进行过滤,以消除过度集中和重叠的特征点。最后,使用BEBLID(Boosted Efficient Binary Local Image Descriptor)二进制描述子来构建具有强描述的二进制描述符,并使用RANSAC来避免不匹配。第二,针对由于需要随机选择所有的样本去进行迭代求解RANSAC的最优模型从而导致剔除错误匹配耗时较多的问题,提出了一种便于视觉SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)增速的gms(Grid-based Motion Statistics)与RANSAC融合错误匹配剔除方法。该方法首先基于gms算法获得匹配对邻域内匹配对数的数量,并以此为可信度对匹配对进行排序分组,进而采用RANSAC算法进行进一步剔除误匹配时,将其随机选取所有匹配对所带来耗费大量时间的问题,转换为优先从可信度高的匹配对中选取样本的问题,进而实施最优模型的迭代求解。第三,针对多级匹配方法中使用基于重采样的方法来剔除错误匹配时,基于重采样的方法受初始匹配准确性低的影响,造成匹配精度降低的问题。建立了一种基于多级精细匹配策略的新特征匹配方法即称为KTGP-ORB方法。该方法利用特征描述符在汉明空间中局部外观的相似性生成初始对应关系,并结合局部图像运动平滑性约束,利用gms算法提高初始匹配的准确性;最后采用PROSAC(Progressive Sampling Consensus)算法优化匹配,得到基于欧式空间全局灰度信息上的精准匹配。本论文在不同场景下针对特征点提取与匹配的不同问题进行研究,改善了复杂场景中特征点提取困难、匹配速度慢以及匹配精度低的问题,支撑了SLAM和SFM(Structure from Motion)技术在更广泛领域的应用,丰富了多视图几何学的方法和技术体系。
针对常用的图像拼接算法中存在拼接效率低、视差图像拼接效果差等问题,提出一种基于改进ORB＿gms(Oriented FAST and Rotated BRIEF＿Grid-based Motion Statistics)算法的大视差图像拼接方法,即ORB＿MSURF＿gms法。该方法首先利用高斯...
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针对常用的图像拼接算法中存在拼接效率低、视差图像拼接效果差等问题,提出一种基于改进ORB＿gms(Oriented FAST and Rotated BRIEF＿Grid-based Motion Statistics)算法的大视差图像拼接方法,即ORB＿MSURF＿gms法。该方法首先利用高斯函数构建尺度空间,借助FAST算法提取尺度空间特征点,使用小波函数提取MSURF(M-Speeded Up Robust Features)描述符并匹配,得到鲁棒性更强的改进ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法;然后通过运动网格统计算法筛选匹配点;随后,根据匹配点Harris强度值,提出使用非极大值抑制算法均匀化处理特征点;最后,借助尽可能投影算法对待匹配图像进行配准,并借助拉普拉斯金字塔算法融合重叠区域图像,从而得到完整的拼接图像。将改进的ORB＿gms算法与常用的特征匹配算法,在Oxford数据集中对算法的光照鲁棒性、旋转不变性、尺度不变性、抗模糊变换不变性等指标进行对比评价,验证了本文所提匹配算法具有较好的鲁棒性、效率较高、可保留更多的正确匹配点。将本文拼接方法与单应性矩阵拼接方法、APAP(As-Projective-As-Possible Image Stitching)算法、AANAP(Adaptive As-Natural-As-Possible)算法对比,借助视觉主观、量化对齐、拼接效率等指标对拼接算法评价,实验证明本文所提拼接算法效率较高、拼接效果较好,符合视觉审美。该论文有图47幅,表11个,参考文献53篇。
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