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Apap圖像配準算法

圖像配準

圖像配準是将兩張場景相關的圖像進行映射,尋找其中的關系,多用在醫學圖像配準、圖像拼接、不同錄影機的幾何标定等方面,其研究也較為成熟。OpenCv中的stitching類就是使用了2007年的一篇論文(Automatic panoramic image stitching using invariant features)實作的。雖然圖像配準已較為成熟,但其實其精度、魯棒性等在某些場合仍不足夠,如光線差異很大的兩張圖檔、拍攝角度差異很大的圖檔等。2013年,Julio Zaragoza等人發表了一種新的圖像配準算法Apap(As-Projective-As-Possible Image Stitching with Moving DLT),該算法的效果還是不錯的,比opencv自帶的auto-stitch效果要好。而2015年也有一篇cvpr是介紹圖像配準(Non-rigid Registration of Images with Geometric and Photometric Deformation by Using Local Affine Fourier-Moment Matching),其效果貌似很牛,但沒有源碼,難以檢驗。本文簡單介紹Apap。

Apap

項目位址:http://cs.adelaide.edu.au/~jzaragoza/doku.php?id=mdlt

下面簡單介紹Apap的實作流程:

  1. 提取兩張圖檔的sift特征點
  2. 對兩張圖檔的特征點進行比對,比對的過程引用了論文(Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints)
  3. 比對後,仍有很多錯誤點,此時使用論文(Accelerated Hypothesis Generation for Multi-Structure Robust Fitting)提到的RANSAC的改進算法進行特征點對的篩選。篩選後的特征點基本能夠一一對應。
  4. 使用DLT算法(Multiple View Geometry p92提到),将剩下的特征點對進行透視變換矩陣的估計。
  5. 因為得到的透視變換矩陣是基于全局特征點對進行的,即一個剛性的單應性矩陣完成配準。為提高配準的精度,Apap将圖像切割成無數多個小方塊,對每個小方塊的變換矩陣逐一估計。

實驗效果

兩張原圖:

Apap圖像配準算法

特征提取和比對:

Apap圖像配準算法

紅點為改進RANSAC篩選的錯誤點,綠線為正确點,能看出所有連線一一對應,并沒有明顯的錯誤特征對。

剛性配準:

Apap圖像配準算法

Moving_DLT配準:

Apap圖像配準算法

結論

Apap雖然能夠較好地完成配準,但非常依賴于特征點對。若圖像高頻資訊較少,特征點對過少,配準将完全失效,并且對大尺度的圖像進行配準,其效果也不是很好,一切都決定于特征點對的數量。

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