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一种基于区域划分的改进orb算法

北京航空航天大学学报 2020年第9期46卷 1763-1769页

作者：孙浩王朋山东交通学院信息科学与电气工程学院济南250357

针对传统orb算法所提取的特征点分布不均匀、存在冗杂,且不具有尺度不变性的问题,提出了一种基于区域划分的改进orb算法。算法根据需要提取的特征点总数和所划分的区域个数计算每个小区域需要提取的特征点个数,解决了在特征点提取过程... 详细信息

针对传统orb算法所提取的特征点分布不均匀、存在冗杂,且不具有尺度不变性的问题,提出了一种基于区域划分的改进orb算法。算法根据需要提取的特征点总数和所划分的区域个数计算每个小区域需要提取的特征点个数,解决了在特征点提取过程中特征点重叠和特征点冗余的问题;通过构建图像金字塔,在每一层图像金字塔上提取特征点,解决了orb算法提取的特征点不具有尺度不变性的问题。实验结果表明:在不损失图像匹配精度的同时,所提算法提取的特征点更加均匀合理,在提取速度上也较传统orb算法提升了16%左右。

关键词： orb算法特征点提取区域划分图像金字塔图像匹配

基于阈值自适应调整的图像特征均匀分布orb算法改进

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汽车安全与节能学报 2021年第3期12卷 298-306页

作者：时培成杨剑锋梁涛年齐恒安徽工程大学汽车新技术安徽省工程技术研究中心芜湖241000 芜湖伯特利汽车安全系统股份有限公司芜湖241009

基于相机的无人驾驶汽车视觉同步定位与地图构建(SLAM),可完成无人驾驶汽车的定位与建图。针对传统orb(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法在提取图像特征点时容易造成冗杂、分布集中的问题,提出一种限制四叉树算法分裂深度的改进orb... 详细信息

基于相机的无人驾驶汽车视觉同步定位与地图构建(SLAM),可完成无人驾驶汽车的定位与建图。针对传统orb(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法在提取图像特征点时容易造成冗杂、分布集中的问题,提出一种限制四叉树算法分裂深度的改进orb(A-orb)算法。该算法构造图像金字塔解决尺度不变性问题;根据所提取的特征点总数计算出每层金字塔所需要提取的特征点数;对每层金字塔图像采用自适应区域划分,根据图像信息计算特征点提取阈值;利用改进四叉树算法来均匀化分布特征点。进行了模拟实验。结果表明:相较于orb、MA以及S-orb算法,该算法运行效率提高了30%以上,匹配精度提高了10%以上。

关键词：无人驾驶汽车同步定位与地图构建(SLAM) 运动信息 orb算法图像特征点提取图像金字塔均匀分布

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orb算法在图像匹配中的研究与应用

ORB算法在图像匹配中的研究与应用

作者：朱成德上海工程技术大学

学位级别：硕士

图像匹配作为对两幅或多幅图像相似性或一致性检测的分析方法,在人脸识别、目标跟踪、视觉导航、图像拼接及检索等领域具有较为广泛的应用。在不同变换程度的图像匹配中,图像匹配算法的运行时间和计算效率对匹配质量的好坏有着决定性的... 详细信息

图像匹配作为对两幅或多幅图像相似性或一致性检测的分析方法,在人脸识别、目标跟踪、视觉导航、图像拼接及检索等领域具有较为广泛的应用。在不同变换程度的图像匹配中,图像匹配算法的运行时间和计算效率对匹配质量的好坏有着决定性的作用,而图像匹配是图像拼接领域一个重要的图像处理技术,决定着图像拼接质量。然而,传统的匹配算法存在着运行时间长、提取匹配点正确率低等问题。为了解决图像匹配算法中常见的匹配正确率低、耗时长等问题,本文提出一种基于改进的网格运动统计特征(RANSAC-GMS)图像匹配算法,该算法提高了图像匹配正确率,加快了匹配运行时间;针对图像拼接融合中出现的鬼影和重影等问题,将本文所提图像匹配算法应用在图像拼接领域上,提出了一种RANSAC-GMS匹配方法结合改进的最佳缝合线图像拼接算法,所提算法能够很好的消除图像拼接融合中产生的重影和裂缝等问题,实现了图像拼接运行时间快、效率高等优势,保证了图像拼接效果的稳定性。本文研究工作如下:首先,详细讨论了图像匹配的发展现状,对图像匹配所涉及的角点提取、特征点描述、匹配点提纯等原理及优缺点作了较为广泛的概述,其中着重讨论了SIFT图像匹配算法、SURF图像匹配算法和orb图像匹配算法等一些常见的图像匹配算法;对于图像匹配过程中匹配点的提纯,列举了常见的k-d树和BBF方法以及RANSAC算法,为本文后续提出的改进图像匹配算法及应用作了很好的理论支撑。其次,针对SIFT算法出现匹配时间长、正确率低等问题,本文提出了一种建立网格运动统计特征模型结合改进的随机抽样一致性方法图像匹配算法。该算法利用快速旋转不变性特征(orb)算法对图像进行预匹配,对预匹配的特征点采用网格运动统计(GMS)支持估计量实现正确匹配点与错误匹配点的区分;然后,采用改进的随机抽样一致性(RANSAC)算法,通过匹配点间的距离相似性对特征点进行筛选,并采用评价函数对筛选后的新数据集进行重新整理,进而完成对误匹配点的剔除,实现了图像匹配精度的进一步提高。最后,将本文提出的图像匹配算法应用到图像拼接领域,针对传统图像拼接融合部分出现鬼影和重影等问题,本文提出一种网格运动统计特征模型结合改进的最佳缝合线图像拼接算法。该拼接算法采用本文所提的改进GMS-RANSAC图像匹配算法进行特征点的提取,完成图像匹配过程;随后采用最佳缝合线,根据图像重复的局部区域划分出最佳缝合线,在拼接线附近采用改进的加权平均融合算法进行裂隙平滑过渡,完成图像拼接。在图像纹理较多、缩放/旋转等变换程度不同的图像场景中,本文拼接算法相较于orb算法、SIFT算法、GMS算法计算时间和拼接效率都有更好的表现,能够满足图像拼接的要求。

关键词：图像拼接图像匹配 orb算法网格运动统计最佳缝合线 RANSAC算法

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一种基于四叉树划分的改进orb算法

应用科学学报 2022年第2期40卷 266-278页

作者：倪翠王朋孙浩李倩山东交通学院信息科学与电气工程学院山东济南250357 山东省科学院自动化研究所山东济南250014

原orb(oriented FAST and rotated BRIEF)算法提取的图像特征点经常出现“扎堆重叠”现象,其分布较为密集且缺乏尺度不变性,因而容易造成图像特征点误匹配的问题。为了解决该问题,提出了一种基于四叉树划分的图像特征点提取算法。首先... 详细信息

原orb(oriented FAST and rotated BRIEF)算法提取的图像特征点经常出现“扎堆重叠”现象,其分布较为密集且缺乏尺度不变性,因而容易造成图像特征点误匹配的问题。为了解决该问题,提出了一种基于四叉树划分的图像特征点提取算法。首先对图像建立尺度金字塔,然后使用四叉树划分图像并限制划分深度。用加速分段测试的特征(features from accelerated segment test,FAST)算法通过多个检测阈值对划分后的图像进行特征点检测。检测完毕后,根据划分出的子块总数和提取的特征点总数对划分出来的各个子块设置自适应阈值,提取orb特征点。操作完成后通过采取非极大值抑制的方法筛选最佳特征点,并使用改良后的二元鲁棒独立基本特征(binary robust independent elementary features,BRIEF)算法计算得出特征点的描述符,最后进行特征点匹配。实验结果表明,本文算法提取的图像特征点较原orb算法提取的效果在均匀程度上得到了明显地提升,冗余重叠的特征点数量减少,且在特征点提取速度方面较原orb算法的提取速度提高了30%以上。

关键词： orb算法四叉树图像金字塔特征提取图像匹配

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利用改进orb算法的无人机影像匹配

测绘通报 2024年第1期 126-130,149页

作者：李冰赖祖龙孙杰丁开华中国地质大学地理与信息工程学院湖北武汉430074

针对orb算法面对光照变化时提取特征点数量不稳定及特征点定位精度仅有像素级的问题,本文设计了一种基于前背景对比的自适应阈值方法,且结合现有的亚像素定位方法对orb算法进行了改进。同时为了避免RANSAC算法因需人工设置阈值导致误差... 详细信息

针对orb算法面对光照变化时提取特征点数量不稳定及特征点定位精度仅有像素级的问题,本文设计了一种基于前背景对比的自适应阈值方法,且结合现有的亚像素定位方法对orb算法进行了改进。同时为了避免RANSAC算法因需人工设置阈值导致误差的问题,将MAGSAC++算法引入特征匹配过程,用于误匹配剔除。试验结果表明,改进算法能够获取数量较多的匹配数目,对光照变化具有更好的稳健性,且匹配精度提高了7%以上。

关键词： orb算法特征提取自适应阈值影像匹配误匹配剔除

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一种改进的Qtree_orb算法

计算机工程与应用 2021年第20期57卷 82-89页

作者：杨世强白乐乐赵成王国栋李德信西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

在视觉SLAM中,特征点的提取和准确的特征匹配对机器人的位姿推断具有重要作用。针对传统orb算法特征点分布不均匀,容易出现簇集的问题和Qtree_orb算法特征点过均匀等问题,提出了一种基于四叉树改进的orb特征提取算法。对每层图像金字塔... 详细信息

在视觉SLAM中,特征点的提取和准确的特征匹配对机器人的位姿推断具有重要作用。针对传统orb算法特征点分布不均匀,容易出现簇集的问题和Qtree_orb算法特征点过均匀等问题,提出了一种基于四叉树改进的orb特征提取算法。对每层图像金字塔进行自适应网格划分,采用自适应阈值来进行特征点提取;根据每层图像金字塔所提取特征点数目对四叉树的划分深度进行限制,减少冗余特征点;设定最小阈值来减少低质量特征点的提取;在Mikolajczyk数据集上对改进算法的均匀度和匹配性能进行测试,在TUM数据集上对改进算法在orbSALM2系统中的精度进行测试。结果表明改进算法能够有效提高其均匀度,并且保持着较高的匹配精度;在orbSLAM2测试中,改进算法能有效改进SLAM系统的轨迹精度和漂移程度。

关键词：视觉同时定位与建图算法(SLAM) orb算法 Qtree_orb算法均匀度

基于orb算法和改进KNN-RANSAC算法的无人机遥感影像拼接

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桂林理工大学学报 2020年第1期40卷 131-137页

作者：朱军桃龚朝飞赵苗兴王雷冯立朋桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541006 桂林理工大学广西空间信息与测绘重点实验室广西桂林541006 南方测绘科技股份有限公司广州510700

根据无人机遥感影像自身的特点,提出了一种基于orb算法和改进KNN-RANSAC算法的无人机遥感影像拼接。该算法首先通过orb算法对特征点进行提取,然后利用改进的KNN-RANSAC算法进行特征匹配,最后使用加权融合算法对图像进行融合拼接。实验... 详细信息

根据无人机遥感影像自身的特点,提出了一种基于orb算法和改进KNN-RANSAC算法的无人机遥感影像拼接。该算法首先通过orb算法对特征点进行提取,然后利用改进的KNN-RANSAC算法进行特征匹配,最后使用加权融合算法对图像进行融合拼接。实验结果表明,orb算法和改进的KNN-RANSAC算法在保证匹配精度的前提下,提高了匹配速度,有利于无人机遥感影像的拼接。

关键词：无人机遥感 orb算法改进KNN-RANSAC算法影像拼接

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一种改进自适应阈值的orb算法研究

激光杂志 2022年第6期43卷 85-90页

作者：焦嵩鸣钟宇飞姚鑫丁辉白健鹏华北电力大学河北保定071033

orb(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法提取特征点时使用固定阈值,在不同场景或光照突变环境中会出现特征点匹配数目较少、匹配正确率较低、适应性较差的问题,针对这一情况提出了一种全局自适应阈值与局部自适应阈值结合的方式改进... 详细信息

orb(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法提取特征点时使用固定阈值,在不同场景或光照突变环境中会出现特征点匹配数目较少、匹配正确率较低、适应性较差的问题,针对这一情况提出了一种全局自适应阈值与局部自适应阈值结合的方式改进算法。首先根据图像的灰度分布判断亮度变化情况,针对整体亮度变化与局部亮度变化两种情况分别采用全局或半全局自适应阈值方案,并与局部自适应阈值相结合,通过建立评价函数得到阈值计算公式中自适应参数值,完成FAST(Features from Accelerated Segment Test)特征点提取,计算描述子,借助KNN(K-nearest Neighbor)算法完成特征点对筛选。实验结果表明,改进后的orb算法在整体光照变化时特征匹配点对数量平均提升129.9%,正确率平均提升15.94%,局部光照变化时特征匹配点对数量平均提升149.4%,正确率平均提升3.53%。

关键词：光照强度突变 orb算法自适应阈值评价函数

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基于orb算法改进的影像匹配方法

测绘地理信息 2015年第3期40卷 31-34页

作者：陈慧颖刘进杨洁向夏芸武汉大学测绘学院武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉市珞喻路129号430079

在摄影测量学中应用orb算法时,影像匹配存在特征分布不均、误匹配率较高及匹配精度为整像素级等不足。针对这些问题进行如下改进,控制特征数目及特征分布,增加核线约束及相关系数条件,结合最小二乘匹配算法。此外,为了增强该算法对大角... 详细信息

在摄影测量学中应用orb算法时,影像匹配存在特征分布不均、误匹配率较高及匹配精度为整像素级等不足。针对这些问题进行如下改进,控制特征数目及特征分布,增加核线约束及相关系数条件,结合最小二乘匹配算法。此外,为了增强该算法对大角度旋转影像的适应性,将影像间的仿射变换参数作为最小二乘匹配中几何畸变参数的初始值。实验证明,该算法应用于影像匹配时,不仅可以保持orb算法的高效性,获得均匀分布、高精度的匹配特征,而且对大角度旋转影像具有一定适应性。

关键词： orb算法特征匹配最小二乘匹配核线约束相关系数