【CV】ORB算法

2024-04-11 01:28
文章标签 算法 cv orb

本文主要是介绍【CV】ORB算法,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1. ORB算法:

  • 特点

    • 实现了旋转不变性、尺度不变性和计算效率高等特性。
  • 旋转不变性

    • 通过计算关键点周围的梯度信息,确定关键点的主方向。
    • 将图像旋转到关键点的主方向,然后再提取BRIEF描述符,增强了旋转不变性。
      ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)是一种结合了FAST关键点检测器和BRIEF描述符的特征提取算法,它在计算效率和检测性能之间取得了很好的平衡。

在FAST检测到关键点之后,ORB算法会根据关键点周围的局部图像区域计算BRIEF描述符。
为了增强ORB算法的旋转不变性,它还引入了一种旋转校正的机制。会根据关键点周围的梯度信息计算出关键点的主方向,并将图像旋转到关键点的主方向,然后再提取BRIEF描述符。

优点

ORB算法具有较高的计算效率,适用于实时应用和资源受限的环境。
ORB算法在一定程度上具备旋转不变性和尺度不变性,对图像的光照变化也具有一定的鲁棒性。
ORB算法是一种开源算法,易于实现和使用,广泛应用于计算机视觉领域的特征提取和匹配任务中。

1.1. FAST关键点检测器:

FAST算法通过比较像素周围邻域的强度值来判断当前像素是否为角点。如果一个像素周围存在连续的像素强度值超过或低于该像素强度值的阈值,那么该像素就被认为是一个角点。
FAST算法对图像的亮度变化和旋转变化具有一定的不变性,但对于尺度变化不具备不变性。

  • 原理

    • FAST算法通过比较像素周围邻域的强度值来判断当前像素是否为角点。
    • 选择一个像素 p p p,将其亮度值与周围的16个像素点进行比较。
    • 如果存在连续的 n n n个像素点,其亮度值均大于或小于阈值 T T T,则像素 p p p被认为是一个角点。

    设像素 p p p的亮度值为 I p I_p Ip,周围16个像素点的亮度值为 I p 1 , I p 2 , . . . , I p 16 I_{p1}, I_{p2}, ..., I_{p16} Ip1,Ip2,...,Ip16,阈值为 T T T
    定义像素 p p p的强度变化函数 f f f

    f(d) = |I_p - I_{p+d}|
    

    如果存在一组连续的像素点 d 1 , d 2 , . . . , d n d_1, d_2, ..., d_n d1,d2,...,dn,使得 f ( d i ) > T f(d_i) > T f(di)>T,则像素 p p p为角点。

1.2. BRIEF描述符:

BRIEF(Binary Robust Independent Elementary Features)是一种二进制描述符,用于描述关键点周围的局部特征。
BRIEF算法通过比较关键点周围的像素对来生成一个二进制字符串作为描述符。这些像素对的比较结果被编码成二进制形式,生成一个固定长度的二进制向量作为特征描述符。
BRIEF描述符具有较好的计算效率和匹配鲁棒性,但对图像的旋转、尺度和光照变化不具备不变性。

  • 原理

    • 对于给定的关键点,选择一个固定大小的窗口,并选取窗口内的一组像素对。
    • 对每对像素进行比较,并将比较结果编码为二进制串。
    • 最终得到一个固定长度的二进制向量作为特征描述符。

    P i P_i Pi P j P_j Pj为一对像素,其亮度值分别为 I ( P i ) I(P_i) I(Pi) I ( P j ) I(P_j) I(Pj)
    对比两个像素的亮度值,并根据比较结果编码为二进制形式:

    BRIEF(P_i, P_j) = { 1, if I(P_i) < I(P_j)0, otherwise }
    

示例:

import cv2
import numpy as np# 读取图像
image = cv2.imread('image.jpg', cv2.IMREAD_GRAYSCALE)# 创建ORB对象
orb = cv2.ORB_create()# 检测关键点并计算描述符
keypoints, descriptors = orb.detectAndCompute(image, None)# 绘制关键点
image_with_keypoints = cv2.drawKeypoints(image, keypoints, None)# 显示结果
cv2.imshow('Image with Keypoints', image_with_keypoints)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

示例代码使用OpenCV库实现了ORB算法的关键点检测和描述符计算。首先,通过cv2.ORB_create()创建了一个ORB对象,然后使用detectAndCompute()方法检测图像中的关键点并计算描述符。最后,使用drawKeypoints()方法将关键点绘制在图像上,并显示结果。

这篇关于【CV】ORB算法的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!


原文地址:
本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.chinasem.cn/article/892707

相关文章

Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧

《Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧》本文解析了雪花算法的原理、Java实现及生产实践,涵盖ID结构、位运算技巧、时钟回拨处理、WorkerId分配等关键点,并探讨了百度UidGen... 目录一、雪花算法核心原理1.1 算法起源1.2 ID结构详解1.3 核心特性二、Java实现解析2.

使用雪花算法产生id导致前端精度缺失问题解决方案

《使用雪花算法产生id导致前端精度缺失问题解决方案》雪花算法由Twitter提出,设计目的是生成唯一的、递增的ID,下面:本文主要介绍使用雪花算法产生id导致前端精度缺失问题的解决方案,文中通过代... 目录一、问题根源二、解决方案1. 全局配置Jackson序列化规则2. 实体类必须使用Long封装类3.

Springboot实现推荐系统的协同过滤算法

《Springboot实现推荐系统的协同过滤算法》协同过滤算法是一种在推荐系统中广泛使用的算法,用于预测用户对物品(如商品、电影、音乐等)的偏好,从而实现个性化推荐,下面给大家介绍Springboot... 目录前言基本原理 算法分类 计算方法应用场景 代码实现 前言协同过滤算法(Collaborativ

openCV中KNN算法的实现

《openCV中KNN算法的实现》KNN算法是一种简单且常用的分类算法,本文主要介绍了openCV中KNN算法的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的... 目录KNN算法流程使用OpenCV实现KNNOpenCV 是一个开源的跨平台计算机视觉库,它提供了各

springboot+dubbo实现时间轮算法

《springboot+dubbo实现时间轮算法》时间轮是一种高效利用线程资源进行批量化调度的算法,本文主要介绍了springboot+dubbo实现时间轮算法,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家... 目录前言一、参数说明二、具体实现1、HashedwheelTimer2、createWheel3、n

SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码

《SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码》加盐算法是一种用于增强密码安全性的技术,本文主要介绍了SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习... 目录一、什么是加盐算法二、如何实现加盐算法2.1 加盐算法代码实现2.2 注册页面中进行密码加盐2.

Java时间轮调度算法的代码实现

《Java时间轮调度算法的代码实现》时间轮是一种高效的定时调度算法,主要用于管理延时任务或周期性任务,它通过一个环形数组(时间轮)和指针来实现,将大量定时任务分摊到固定的时间槽中,极大地降低了时间复杂... 目录1、简述2、时间轮的原理3. 时间轮的实现步骤3.1 定义时间槽3.2 定义时间轮3.3 使用时

如何通过Golang的container/list实现LRU缓存算法

《如何通过Golang的container/list实现LRU缓存算法》文章介绍了Go语言中container/list包实现的双向链表,并探讨了如何使用链表实现LRU缓存,LRU缓存通过维护一个双向... 目录力扣:146. LRU 缓存主要结构 List 和 Element常用方法1. 初始化链表2.

golang字符串匹配算法解读

《golang字符串匹配算法解读》文章介绍了字符串匹配算法的原理,特别是Knuth-Morris-Pratt(KMP)算法,该算法通过构建模式串的前缀表来减少匹配时的不必要的字符比较,从而提高效率,在... 目录简介KMP实现代码总结简介字符串匹配算法主要用于在一个较长的文本串中查找一个较短的字符串(称为

通俗易懂的Java常见限流算法具体实现

《通俗易懂的Java常见限流算法具体实现》:本文主要介绍Java常见限流算法具体实现的相关资料,包括漏桶算法、令牌桶算法、Nginx限流和Redis+Lua限流的实现原理和具体步骤,并比较了它们的... 目录一、漏桶算法1.漏桶算法的思想和原理2.具体实现二、令牌桶算法1.令牌桶算法流程:2.具体实现2.1