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首页ASIFT算法:增强视角变化下的特征匹配
本文主要研究的是"基于ASIFT算法特征匹配的研究",针对SIFT算法在大角度视角变化下特征提取鲁棒性不足的问题,提出了一个全新的、完全仿射不变的图像特征匹配算法——ASIFT。SIFT算法以其尺度、旋转和平移不变性而知名,但在处理大角度视角变化时表现不佳。ASIFT算法在此基础上创新,通过增加经度和纬度两个空间特征描述参数,定义出绝对倾斜t和过渡倾斜τ这两个参数,模拟相机光轴的变化,从而实现对仿射变换的完全不变性。 ASIFT的独特之处在于其双分辨率策略,通过这种方法,虽然其计算复杂度相较于SIFT大约提高了一倍,达到了约两倍的复杂度,但这使得算法在处理大角度视角变化和仿射形变的图像匹配任务时更为稳健。与传统的SIFT相比,ASIFT在保持不变性的同时,提高了在实际场景中的匹配精度,特别是在图像识别、三维重建、目标跟踪和机器人定位等应用中,展现出显著的优势。 文章作者李银、何强和乔龙辉分别来自重庆邮电大学和重庆信科设计有限公司,他们指出,尽管ASIFT的复杂性增加,但实验结果证明了其在处理复杂视角变化时的高效性和稳定性,预示着ASIFT算法在图像匹配领域的广泛应用潜力。因此,ASIFT算法对于提升图像匹配的鲁棒性和准确性,特别是在大角度视角变化情况下,是一项重要的技术突破。
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基于基于ASIFT算法特征匹配的研究算法特征匹配的研究
针对SIFT算法对大角度视角变化下特征提取鲁棒性不强的弱点,引入了一种完全仿射不变的图像特征匹配算法
—ASIFT。ASIFT算法不仅继承了SIFT算法的尺度、旋转和平移的不变性,并且在此基础上增加了两个空间特征
描述参数:经度和纬度,从而定义出度量仿射形变的两个参量绝对倾斜t(absolute tilt)和过渡倾斜τ(transition
tilt),模拟相机光轴变化,实现完全仿射不变。一种双分辨率(two-resolution)加速方法的提出,使ASIFT算
法的复杂度约为SIFT的2倍。
李银1,2,何强1,2,乔龙辉1,2
(1.重庆邮电大学,重庆400065;2.重庆信科设计有限公司,重庆400065)
摘要 摘要:针对SIFT算法对大角度视角变化下特征提取鲁棒性不强的弱点,引入了一种完全
关键词 关键词:特征匹配;仿射不变;过渡倾斜;绝对倾斜;双分辨率;SIFT;ASIFT
0引言引言
图像匹配旨在建立出现在不同的图像相似对象之间的对应关系,已在许多计算机视觉和图像处理方面得到应用,例如图像
识别、三维重建、目标跟踪、机器人定位等。目前国际上最先进的图像匹配算法通常由检测器和描述符两部分组成,根据不变
特性可以分为:平移和旋转不变特性的Harris角点检测器[1] ;旋转和尺度不变的HarrisLaplace、HessianLaplace和
DoG(差分高斯)区域检测器[23];仿射性不变的基于双极线的区域检测器MSER[4]。这些方法通过归一化局部区域、
部分区域或者水平线修补程序可以形成仿射变换,当归一化这些参量使其成为标准对象时,仿射变换的效果就会消除。LOWE
D G提出了尺度不变特征转换SIFT[56],是完全尺度不变的唯一方法,由于SIFT没有覆盖整个仿射空间,它的性能在视角
变化的情况下迅速降低,因而不具有完全仿射性。
ASIFT算法建立模型增加了经度和纬度两个参数,模拟相机轴方向和尺度变化,并归一化旋转和平移,实现了完全仿射不
变,但相应的复杂度会大大增加。它是一种双分辨率方法,具有单一的SIFT算法大约两倍的复杂性。经过实验发现,ASIFT算
法能够很好地处理视角变化的图像仿射特征匹配,验证了仿射不变性。因而ASIFT算法匹配在各种复杂情况下的图像识别领域
都有广阔的应用前景。
1仿射变换模拟仿射变换模拟
1.1仿射相机模型仿射相机模型
通过仿射平面变换能模拟拍摄视角变化所产生的图像形变,这种模型提供对象的边界是分段光滑的,因此,一种摄像机运
动图像变形模型[7]表示如下:
μ(ax+by+e,cx+dy+f)
其中,A=ab
cd为线性平面的正行列式,可以分解为:
图1仿射模拟记A=λR(ψ)TtR(),其中λ>0,λ是A的决定因子,R(ψ)表示平面旋转ψ角, Tt(t>1)指倾斜。图1是对式(1)的
摄像机运动解释:和θ=arccos1t是指相机的视角,ψ参数化相机旋转。在这个仿射模型中,相机远离平面物体,从正面开
始,平行于对象平面的相机运动会引起图像旋转,具有法线和光轴的平面与固定的垂直平面形成的夹角称为经度;光轴与平
面u的法线之间夹角θ称为纬度;定义倾斜t=1cosθ,相机可绕其光轴旋转(旋转参数ψ),相机通过变焦参数λ前后移动。
1.2视角变换下的仿射模型视角变换下的仿射模型
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