Алгоритм сопоставления изображении по ключевым точкам при масштабируемости и вращении объектов

1 / 13

86 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 5
УДК 004.921 DOI: 10.18698/0236-3933-2016-5-86-98
АЛГОРИТМ СОПОСТАВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
ПО КЛЮЧЕВЫМ ТОЧКАМ ПРИ МАСШТАБИРУЕМОСТИ
И ВРАЩЕНИИ ОБЪЕКТОВ
Д.Е. Супрун
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
Аннотация Ключевые слова
Рассмотрен способ сопоставления изображений по ключе-
вым точкам путем извлечения отличительных, инвариант-
ных относительно масштаба и вращения характеристик.
Описан алгоритм извлечения характеристик для эффектив-
ного сопоставления различных позиций объекта при зна-
чительном диапазоне искажения, изменении в 3D-поле
зрения, наличии шума и при изменении освещенности.
Приведен метод масштабно-инвариантного преобразова-
ния характеристик (SIFT) для сопоставления изображений.
Предложены способы реализации метода на примере по-
строения пирамиды гауссианов и пирамиды разностей
гауссианов. Рассмотрен алгоритм нахождения точки ло-
кального экстремума, выделения ключевых точек, построе-
ния вектора признаков и сопоставлены локальные дескрип-
торы для дальнейшего сравнения пары изображений в
условиях вращения объектов, перекрытий, изменения
масштаба, точки съемки и освещенности
Сопоставление изображений,
инвариантные характеристи-
ки, пирамида гауссианов, пира-
мида разности гауссианов, клю-
чевая точка, локальный экс-
тремум, вектор признаков,
дескриптор ключевой точки
Поступила в редакцию 28.04.2016
©МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016
Задача сопоставления изображений возникает тогда, когда необходимо создать
панораму, реконструировать трехмерную модель объекта, распознать объекты
и т. д. Существуют методы сопоставления изображений, основанные на сравне-
нии знаний об изображениях. Идея таких методов заключается в том, что для
каждой точки изображения вычисляют значения определенной функции, на
основании которых можно приписать изображению требуемую характеристику.
Тогда задача сравнения изображений сводится к задаче сравнения полученных
характеристик. Достоинства методов — простота использования, недостаток
методов — они работают только в идеальных ситуациях; в случаях, когда на
изображениях появляются шумы или изменения масштаба, применение этих
методов становится затруднительным, поскольку в характеристику изображе-
ния вносит вклад каждая точка [1]. Для устранения этого недостатка необходи-
мо из всего множества точек выделять особые «ключевые» точки для их даль-
нейшего сравнения. На этом принципе основан метод сопоставления изобра-
жений по ключевым точкам (рис. 1).
Идея метода заключается в том, что изображение заменяют некоторой мо-
делью, состоящей из его ключевых точек. Введем несколько понятий, связанных
с разработкой и применением этого метода.