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Apap图像配准算法

图像配准

图像配准是将两张场景相关的图像进行映射,寻找其中的关系,多用在医学图像配准、图像拼接、不同摄像机的几何标定等方面,其研究也较为成熟。OpenCv中的stitching类就是使用了2007年的一篇论文(Automatic panoramic image stitching using invariant features)实现的。虽然图像配准已较为成熟,但其实其精度、鲁棒性等在某些场合仍不足够,如光线差异很大的两张图片、拍摄角度差异很大的图片等。2013年,Julio Zaragoza等人发表了一种新的图像配准算法Apap(As-Projective-As-Possible Image Stitching with Moving DLT),该算法的效果还是不错的,比opencv自带的auto-stitch效果要好。而2015年也有一篇cvpr是介绍图像配准(Non-rigid Registration of Images with Geometric and Photometric Deformation by Using Local Affine Fourier-Moment Matching),其效果貌似很牛,但没有源码,难以检验。本文简单介绍Apap。

Apap

项目地址:http://cs.adelaide.edu.au/~jzaragoza/doku.php?id=mdlt

下面简单介绍Apap的实现流程:

  1. 提取两张图片的sift特征点
  2. 对两张图片的特征点进行匹配,匹配的过程引用了论文(Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints)
  3. 匹配后,仍有很多错误点,此时使用论文(Accelerated Hypothesis Generation for Multi-Structure Robust Fitting)提到的RANSAC的改进算法进行特征点对的筛选。筛选后的特征点基本能够一一对应。
  4. 使用DLT算法(Multiple View Geometry p92提到),将剩下的特征点对进行透视变换矩阵的估计。
  5. 因为得到的透视变换矩阵是基于全局特征点对进行的,即一个刚性的单应性矩阵完成配准。为提高配准的精度,Apap将图像切割成无数多个小方块,对每个小方块的变换矩阵逐一估计。

实验效果

两张原图:

Apap图像配准算法

特征提取和匹配:

Apap图像配准算法

红点为改进RANSAC筛选的错误点,绿线为正确点,能看出所有连线一一对应,并没有明显的错误特征对。

刚性配准:

Apap图像配准算法

Moving_DLT配准:

Apap图像配准算法

结论

Apap虽然能够较好地完成配准,但非常依赖于特征点对。若图像高频信息较少,特征点对过少,配准将完全失效,并且对大尺度的图像进行配准,其效果也不是很好,一切都决定于特征点对的数量。

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