初学者指南:MATLAB中RANSAC算法详解

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0 下载量 54 浏览量 更新于2024-12-24 收藏 735KB RAR 举报
资源摘要信息:"RANSAC算法(Random Sample Consensus)是一种广泛应用于计算机视觉领域中的鲁棒估计方法,主要目的是从含有大量异常值的数据集中估计出一个正确的模型。它通过迭代的方式,每次随机选择一部分数据,利用这些数据估计模型参数,然后验证该模型在所有数据上的正确性。如果模型的正确性超过某个阈值,那么可以认为这个模型已经找到了数据中内含的准确模型。RANSAC算法特别适合于那些数据中包含大量噪声或异常值的情况,其优点在于不需要假设数据中异常值的分布情况,算法的实现相对简单,鲁棒性较高。 在本资源中,提供的内容为一个专门为初学者设计的RANSAC算法的matlab例程,通过这个例程,初学者可以逐步了解和掌握RANSAC算法的基本原理和运行机制。matlab例程能够帮助用户通过直观的代码和图形界面加深对算法的理解,提供了详细的注释和说明,使学习者能够轻松地按照注释理解和修改代码,从而更好地掌握RANSAC算法的应用。 该例程可能包含以下几个方面的详细内容: 1. RANSAC算法的基本概念和原理介绍,解释算法如何处理含有噪声和异常点的数据集。 2. 详细描述RANSAC算法的每一步骤,包括随机采样、模型估计、模型验证和模型选择。 3. 使用matlab编程语言实现RANSAC算法,展示算法的代码结构和逻辑流程。 4. 如何利用RANSAC算法解决实际问题,包括但不限于计算机视觉中的特征匹配、数据拟合、异常值检测等。 5. 通过具体的matlab代码示例,指导用户如何实现RANSAC算法,并对其性能进行评估。 6. 提供不同类型的RANSAC算法变体,如Fast RANSAC、MSAC(M-估计稳健的RANSAC)、PROSAC(Progressive Sampling)等,让学习者了解算法的多种实现方式。 7. 给出一些在使用RANSAC算法时可能会遇到的问题和相应的解决方案,帮助用户更好地在实际应用中运用该算法。 整个学习资源强调了对初学者友好的设计理念,使用易于理解的语言和大量的示例代码,使初学者能够快速上手,逐步深入理解并掌握RANSAC算法。" 由于提供的文件信息中只有一个压缩包文件名“RANSAC4Dummies.pdf”,而非文件列表,我们假设压缩包中的内容与RANSAC算法的matlab实现相关,因此在描述中增加了对可能包含内容的详细解释。如果压缩包中包含其他文件,应当提供更多具体信息以便生成更加准确的知识点。

详细解释一下这段代码,每一句都要进行注解:tgt = f'/kaggle/working/{dataset}-{scene}' # Generate a simple reconstruction with SIFT (https://en.wikipedia.org/wiki/Scale-invariant_feature_transform). if not os.path.isdir(tgt): os.makedirs(f'{tgt}/bundle') os.system(f'cp -r {src}/images {tgt}/images') database_path = f'{tgt}/database.db' sift_opt = pycolmap.SiftExtractionOptions() sift_opt.max_image_size = 1500 # Extract features at low resolution could significantly reduce the overall accuracy sift_opt.max_num_features = 8192 # Generally more features is better, even if behond a certain number it doesn't help incresing accuracy sift_opt.upright = True # rotation invariance device = 'cpu' t = time() pycolmap.extract_features(database_path, f'{tgt}/images', sift_options=sift_opt, verbose=True) print(len(os.listdir(f'{tgt}/images'))) print('TIMINGS --- Feature extraction', time() - t) t = time() matching_opt = pycolmap.SiftMatchingOptions() matching_opt.max_ratio = 0.85 # Ratio threshold significantly influence the performance of the feature extraction method. It varies depending on the local feature but also on the image type # matching_opt.max_distance = 0.7 matching_opt.cross_check = True matching_opt.max_error = 1.0 # The ransac error threshold could help to exclude less accurate tie points pycolmap.match_exhaustive(database_path, sift_options=matching_opt, device=device, verbose=True) print('TIMINGS --- Feature matching', time() - t) t = time() mapper_options = pycolmap.IncrementalMapperOptions() mapper_options.extract_colors = False mapper_options.min_model_size = 3 # Sometimes you want to impose the first image pair for initialize the incremental reconstruction mapper_options.init_image_id1 = -1 mapper_options.init_image_id2 = -1 # Choose which interior will be refined during BA mapper_options.ba_refine_focal_length = True mapper_options.ba_refine_principal_point = True mapper_options.ba_refine_extra_params = True maps = pycolmap.incremental_mapping(database_path=database_path, image_path=f'{tgt}/images', output_path=f'{tgt}/bundle', options=mapper_options) print('TIMINGS --- Mapping', time() - t)

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import cv2 # 读取两幅待处理的图像 img1 = cv2.imread('image1.jpg', cv2.IMREAD_GRAYSCALE) img2 = cv2.imread('image2.jpg', cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # 对图像进行高斯模糊 img1 = cv2.GaussianBlur(img1, (5, 5), 0) img2 = cv2.GaussianBlur(img2, (5, 5), 0) # 使用Shi-Tomasi算法检测特征点 corners1 = cv2.goodFeaturesToTrack(img1, 100, 0.01, 10) corners2 = cv2.goodFeaturesToTrack(img2, 100, 0.01, 10) # 对特征点进行亚像素定位 corners1 = cv2.cornerSubPix(img1, corners1, (5, 5), (-1, -1), criteria=(cv2.TERM_CRITERIA_EPS + cv2.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 30, 0.001)) corners2 = cv2.cornerSubPix(img2, corners2, (5, 5), (-1, -1), criteria=(cv2.TERM_CRITERIA_EPS + cv2.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 30, 0.001)) # 对特征点进行匹配 matcher = cv2.DescriptorMatcher_create(cv2.DESCRIPTOR_MATCHER_BRUTEFORCE_HAMMING) kps1, descs1 = sift.detectAndCompute(img1, None) kps2, descs2 = sift.detectAndCompute(img2, None) matches = matcher.match(descs1, descs2) # 使用RANSAC算法进行匹配点筛选 src_pts = np.float32([kps1[m.queryIdx].pt for m in matches]).reshape(-1, 1, 2) dst_pts = np.float32([kps2[m.trainIdx].pt for m in matches]).reshape(-1, 1, 2) M, mask = cv2.findHomography(src_pts, dst_pts, cv2.RANSAC, 5.0) # 对图像进行配准和拼接 result = cv2.warpPerspective(img1, M, (img1.shape[1] + img2.shape[1], img1.shape[0])) result[0:img2.shape[0], 0:img2.shape[1]] = img2 # 显示结果 cv2.imshow('Result', result) cv2.waitKey() cv2.destroyAllWindows()改进这段代码使其输出特征点连线图和拼接图

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