Harris角点特征提取

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基于图像噪声检测的Harris角点提取方法

基于图像噪声检测的Harris角点提取方法

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基于harris角点特征提取的matlab全景拼接程序

基于harris角点特征提取的matlab全景拼接程序

基于Harris角点特征提取的MATLAB全景拼接程序马飞龙计算机系媒体所2014210854[摘要] 基于Harris角点特征提取的MATLAB图像拼接程序,根据Harris角点法,提取2张图像的特征点,然后匹配2图像特征点,找到正确位移量,进行图像拼接。

[关键词] Harris角点,图像拼接一、Harris角点1、不同类型的角点在现实世界中,角点对应于物体的拐角,道路的十字路口、丁字路口等。

从图像分析的角度来定义角点可以有以下两种定义:i) 角点可以是两个边缘的角点;ii)角点是邻域内具有两个主方向的特征点;前者往往需要对图像边缘进行编码,这在很大程度上依赖于图像的分割与边缘提取,具有相当大的难度和计算量,且一旦待检测目标局部发生变化,很可能导致操作的失败。

早期主要有Rosenfeld和Freeman等人的方法,后期有CSS等方法。

基于图像灰度的方法通过计算点的曲率及梯度来检测角点,避免了第一类方法存在的缺陷,此类方法主要有Moravec算子、Forstner算子、Harris算子、SUSAN 算子等。

2、Harris角点人眼对角点的识别通常是在一个局部的小区域或小窗口完成的。

如果在各个方向上移动这个特征的小窗口,窗口内区域的灰度发生了较大的变化,那么就认为在窗口内遇到了角点。

如果这个特定的窗口在图像各个方向上移动时,窗口内图像的灰度没有发生变化,那么窗口内就不存在角点;如果窗口在某一个方向移动时,窗口内图像的灰度发生了较大的变化,而在另一些方向上没有发生变化,那么,窗口内的图像可能就是一条线段。

3、算法的实现:将Harris 图像角点检测算法归纳如下,共分以下五步:(1)计算图像I(x,y)在X 和Y 两个方向的梯度I x 和I y ;(2)计算图像两个方向梯度的乘积;(3)使用高斯函数对I x 2、I y 2和I xy 进行高斯加权(取σ=1),生成矩阵M 的元素A 、B 和C ;(4)计算每个像素的Harris 响应值R ,并对小于某一阈值t 的R 置为零;(5)在3×3或5×5的邻域内进行非最大值抑制,局部最大值点即为图像中的角点。

机器视觉处理算法中特征点匹配常用方法

机器视觉处理算法中特征点匹配常用方法

一、介绍在机器视觉处理算法中,特征点匹配是一个重要的环节,它是指在两幅图像中找到相对应的特征点的过程。

特征点匹配的准确度会直接影响到后续的物体识别、目标跟踪、三维重建等任务的效果。

特征点匹配的算法选择和设计是至关重要的。

本文将针对机器视觉处理算法中特征点匹配常用方法进行全面评估,并提供个人观点和理解。

二、常用的特征点匹配方法1. Harris角点检测Harris角点检测是一种常用的特征点提取方法,通过计算图像的灰度变化来检测角点。

通过非极大值抑制和角点响应函数来筛选出最具代表性的角点。

2. SIFT特征匹配SIFT是一种基于局部特征的描述符,它通过在不同尺度空间和不同方向上寻找局部极值来检测图像的关键点,然后使用特征描述符进行匹配。

3. SURF特征匹配SURF是对SIFT算法的改进,它使用了快速Hessian矩阵检测关键点,并使用加速的Haar小波特征描述符进行匹配。

4. ORB特征匹配ORB是一种同时具备SIFT和SURF的优点的算法,它结合了FAST角点检测和BRIEF描述符,具有更快的速度和更好的性能。

5. 其他方法除了上述常用的特征点匹配方法,还有基于深度学习的方法、基于颜色直方图的方法、基于形状上下文的方法等,这些方法根据具体任务和应用场景选择的灵活性更强。

三、个人观点和理解在特征点匹配的方法中,不同的算法适用于不同的场景和要求。

对于实时性要求较高的场景,可以选择ORB特征匹配算法;对于精度要求较高的场景,可以选择SIFT或SURF特征匹配算法。

结合深度学习的方法可以在特定数据集上取得更好的效果。

在实际应用中,需要根据具体情况进行选择和组合使用。

四、总结回顾特征点匹配在机器视觉处理算法中起着至关重要的作用,不同的方法都有各自的优势和局限性。

通过本文的介绍,可以看出特征点匹配算法的发展已经非常成熟,并且在不断地向着更加快速、精确以及适用于更多场景的方向发展。

对于我个人而言,特征点匹配算法的研究不仅是对图像处理技术的挑战,更是对计算机视觉领域的探索。

harris方法

harris方法

harris方法Harris方法是一种经典的计算机视觉算法,被广泛应用于图像特征提取和图像匹配问题中。

它由Harris和Stephens于1988年提出,主要用于检测图像中的角点。

本文将从原理、特点和应用三个方面介绍Harris方法。

一、原理Harris方法的核心思想是通过计算图像像素的灰度值变化来判断是否存在角点。

角点是图像中灰度值变化显著的点,通常对应着物体的边缘或角落。

Harris方法通过计算图像中每个像素点的Harris响应函数来确定角点的位置。

Harris响应函数的计算公式为:R = det(M) - k(trace(M))^2其中,M是一个2x2的矩阵,表示每个像素点附近的灰度值变化情况。

det(M)表示矩阵M的行列式,trace(M)表示M的迹,k是一个常数。

二、特点Harris方法具有以下特点:1. 不受图像旋转和尺度变化的影响,对于图像的平移和旋转具有很好的鲁棒性;2. 对于噪声和光照变化具有一定的抗干扰能力;3. 可以检测出图像中的角点,并将其与其他特征点进行区分。

三、应用Harris方法在计算机视觉领域具有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 特征点提取:Harris方法可以用于提取图像中的角点作为特征点,用于图像配准、目标跟踪等任务。

2. 特征匹配:通过计算两幅图像中的特征点之间的距离和相似度,可以实现图像的匹配和对齐。

3. 三维重建:通过对多幅图像进行特征点提取和匹配,可以实现三维场景的重建和建模。

4. 目标检测:通过检测图像中的角点,可以实现目标的检测和识别。

总结:Harris方法是一种经典而有效的图像特征提取算法,具有鲁棒性和抗干扰能力,广泛应用于计算机视觉领域。

它通过计算图像像素的灰度值变化来检测角点,可以用于特征点提取、特征匹配、三维重建和目标检测等任务。

在实际应用中,我们可以根据具体需求选择合适的参数和方法,以提高算法的性能和效果。

以上就是关于Harris方法的介绍,希望对读者对该方法有所了解,并能在实际应用中加以运用。

特征匹配-Harris角点检测

特征匹配-Harris角点检测

特征匹配-Harris⾓点检测⼀、harris算法简介1.⾓点概述⾓点是图像很重要的特征,对图像图形的理解和分析有很重要的作⽤。

⾓点在保留图像图形重要特征的同时,可以有效地减少信息的数据量,使其信息的含量很⾼,有效地提⾼了计算的速度,有利于图像的可靠匹配,使得实时处理成为可能。

从图像分析的⾓度来定义⾓点可以有以下两种定义:⾓点可以是两个边缘的⾓点;⾓点是邻域内具有两个主⽅向的特征点;前者往往需要对图像边缘进⾏编码,这在很⼤程度上依赖于图像的分割与边缘提取,具有相当⼤的难度和计算量,且⼀旦待检测⽬标局部发⽣变化,很可能导致操作的失败。

基于图像灰度的⽅法通过计算点的曲率及梯度来检测⾓点,避免了第⼀类⽅法存在的缺陷,此类⽅法主要有Moravec算⼦、Forstner算⼦、Harris算⼦、SUSAN算⼦等。

本⽂主要介绍的Harris⾓点检测的算法原理。

2.Harris⾓点检测基本原理⼈眼对⾓点的识别通常是在⼀个局部的⼩区域或⼩窗⼝完成的。

如果在各个⽅向上移动这个特征的⼩窗⼝,窗⼝内区域的灰度发⽣了较⼤的变化,那么就认为在窗⼝内遇到了⾓点。

如果这个特定的窗⼝在图像各个⽅向上移动时,窗⼝内图像的灰度没有发⽣变化,那么窗⼝内就不存在⾓点;如果窗⼝在某⼀个⽅向移动时,窗⼝内图像的灰度发⽣了较⼤的变化,⽽在另⼀些⽅向上没有发⽣变化,那么,窗⼝内的图像可能就是⼀条直线的线段。

如下图:3、特征匹配流程3.1、根据准则,提取图像中的特征点3.2、提取特征点周围的图像块,构造特征描述符3.3、通过特征描述符对⽐,实现特征匹配⼆、Harris⾓点检测声明:为了更好地对 Harris⾓点检测算法进⾏分析,本次实验⼀共收集了纹理平坦、垂直边缘多、垂直边缘多的三个不同的场景,每个场景各收集了五幅的图⽚。

然后通过每个场景中正⾯、侧⾯、旋转、远近、光照五个不同的⽅⾯进⾏对⽐试验。

2.1、纹理平坦的场景(以书本为例)2.1.1、正⾯图及检测结果2.1.2、侧⾯图及检测结果2.1.3、旋转图及检测结果2.1.4 、远距离图及检测结果2.1.5 、光照图及检测结果实验结果分析与总结:Harris⾓点检测算⼦具有旋转不变性。

角点特征提取

角点特征提取

角点特征提取角点特征是图像中最重要的特征之一。

它在计算机视觉和图像处理领域具有广泛的应用。

角点特征能够用来进行图像匹配、目标跟踪、图像分割等任务,具有很高的应用价值。

什么是角点特征?角点特征是指在图像中具有明显的角落或者边缘的点。

这些点通常是图像中灰度值发生明显变化的地方,例如物体边缘、拐角等。

对于角点特征,其周围的像素也会是角点或者接近角点的像素,这使得它们非常适合作为图像匹配的特征点。

角点特征是图像特征中最具有鲁棒性和稳定性的一种。

与其他特征点不同,角点特征不受图像尺度和旋转的影响。

这意味着无论图像发生多少变化,角点特征都能被准确、稳定地检测出来。

这种特性使得角点特征在目标跟踪、图像匹配等领域中得到广泛应用。

角点特征有很多种检测方法,其中比较常用的有如下几种:1. Harris角点检测Harris角点检测是一种常用的角点检测方法。

该方法通过计算图像每个像素点的邻域之间的差异,得到角点响应值,从而实现角点的检测。

该方法简单、高效,并且具有旋转和缩放不变性,稳定性良好。

2. Shi-Tomasi角点检测Shi-Tomasi角点检测是Harris角点检测的一种改进方法,主要是通过改变角点响应值的计算方法来实现更好的角点检测。

该方法计算图像每个像素点的特征值,从中选取最小的一组,以此作为每个像素点的角点响应值。

该方法检测出来的角点数量比Harris角点检测要少,但是能够提取出更准确的角点特征。

3. FAST角点检测FAST角点检测是一种非常快速的角点检测算法。

该算法通过比较像素点与其邻域之间的灰度差异,判断该像素点是否为角点,从而实现角点的检测。

该算法速度非常快,但是对于噪声较大的图像,容易产生误检和漏检。

总结角点特征是图像特征中非常重要的一种。

它具有旋转、缩放不变性,鲁棒性强,可以用于目标跟踪、图像匹配等各种图像处理任务。

通过不同的角点检测算法,可以准确、快速地检测出图像中的角点特征,从而实现更好的图像处理效果。

图像中角点提取与匹配算法

图像中角点提取与匹配算法

图像中角点提取与匹配算法角点提取与匹配算法是计算机视觉领域中的一项重要技术,用于在图像中寻找具有明显角度变化的特征点,并将这些特征点进行匹配。

这些算法在很多应用中都起到了关键作用,如图像配准、目标跟踪、三维重建等。

角点是图像中具有明显角度变化的点,它们在不同尺度和旋转下具有稳定性,因此可以用来作为图像的特征点。

在角点提取算法中,常用的方法有Harris角点检测算法、Shi-Tomasi角点检测算法、FAST角点检测算法等。

Harris角点检测算法是最早提出的角点检测算法之一,它通过计算图像中每个像素点周围区域的灰度变化来判断该点是否为角点。

具体来说,该算法计算每个像素点的特征值,通过特征值的大小来确定角点。

如果特征值较大,则该点为角点;反之,则该点为平坦区域或边缘。

Shi-Tomasi角点检测算法是对Harris角点检测算法的改进,它使用特征值中较小的一个来表示角点的稳定性,从而提高了检测的准确性和稳定性。

该算法首先计算每个像素点的特征值,然后选择特征值较小的一部分像素点作为角点。

FAST角点检测算法是一种高效的角点检测算法,它通过比较像素点周围的相邻像素点的灰度值来判断该点是否为角点。

该算法通过快速地检测像素点的灰度值变化来提高检测的速度,同时保持了较高的准确性。

在角点匹配算法中,常用的方法有基于特征描述子的匹配算法,如SIFT(尺度不变特征变换)算法、SURF(加速稳健特征)算法、ORB (Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法等。

SIFT算法是一种基于尺度不变特征变换的特征描述子算法,它通过检测图像中的关键点,并计算每个关键点周围区域的特征描述子。

这些特征描述子具有尺度不变性和旋转不变性,因此可以用来进行图像匹配。

SURF算法是一种加速稳健特征算法,它通过使用快速哈尔小波变换来计算图像中的特征点,并使用加速积分图像来加速特征点的计算。

这些特征点具有尺度不变性和旋转不变性,可以用来进行图像匹配。

计算机视觉中的角点提取与描述技术

计算机视觉中的角点提取与描述技术

计算机视觉中的角点提取与描述技术角点是指在图像或视觉场景中具有明显变化或特征的位置。

在计算机视觉中,角点提取与描述技术是一种重要的图像处理方法,用于检测和描述图像中的角点。

本文将介绍计算机视觉中的角点提取与描述技术的原理、方法和应用。

一、角点提取技术的原理和方法1. Harris角点检测算法Harris角点检测算法是最早的角点检测算法之一。

它基于图像灰度在不同方向上的变化,通过计算像素点周围的灰度变化来判断是否为角点。

该算法通过计算图像中每个像素的梯度矩阵,再计算矩阵的特征值来判断是否为角点。

2. Shi-Tomasi角点检测算法Shi-Tomasi角点检测算法是对Harris算法的改进。

它使用了特征值的最小值来判断像素是否为角点,相比于Harris算法更稳定且具有更好的鲁棒性。

该算法计算了图像中每个像素的特征点得分,然后选择得分最高的像素作为角点。

3. FAST角点检测算法FAST角点检测算法是一种高效的角点检测算法。

它通过比较周围像素的灰度值来检测角点。

该算法快速地选择候选角点并进行特征点检测,具有较快的速度和较好的鲁棒性。

4. 角点描述算法角点的描述是指将检测到的角点进行特征描述,以便后续的匹配和识别。

常用的角点描述算法包括SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)、SURF(Speeded Up Robust Features)和ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)等。

二、角点提取与描述技术的应用1. 物体识别与跟踪角点提取与描述技术在物体识别与跟踪中发挥了重要作用。

通过提取图像中的角点,并进行描述和匹配,可以实现对物体的识别和跟踪。

例如,在机器人导航中,可以利用角点提取与描述技术来实现对环境中的障碍物进行识别和跟踪。

2. 图像配准与拼接在图像拼接和图像配准中,角点提取与描述技术也是关键的步骤。

通过提取图像中的角点,并进行特征描述和匹配,可以对多幅图像进行配准和拼接。

基于Harris算子的彩色数码影像角点特征提取

基于Harris算子的彩色数码影像角点特征提取

度 . 字 图像 中 的特 征 可 分 为 点状 特 征 、 状 特 征 数 线 和面 状特征 . 中点状 特 征也就 是通 常所 说 的角 点 其
是 二维 图像 亮度 变化 剧烈或 图像边缘 曲线 上 曲率极
大值 的点 , 它决 取 点状 特 征 的 算子 称 为兴 趣 算 子 或 有 利 算 子, 目前 已经提 出了很 多兴趣 算子 , 根据他 们的性 质 可分 为三类 .第 一 类 是基 于 形 状 的兴 趣 算 子 : 征 特
Ab t a t s r c :W ih t e de eo me t o lc r n c tc n l g h o — e s e c m e a b c me h i t h v l p n f ee to i e h o o y t e n n m a ur a r e o s t e man
10 4 004
40 7 ) 3 09

要 :随着 电子技术 的发 展, 量测 数码 相 机 以 其镜 头 可 更换 、 作 灵 活 、 便 、 格 低 廉 等优 非 操 方 价
点, 渐成 为数 字近 景摄 影测量 影像 获取 的主 要设 备 .但 近 景摄 影 测 量在 工程 应 用 中仍 存在 精度 逐
第2 4卷 第 4期
20 0 8年 1 2月
北 京 建 筑 工 程 学 院 学 报
J un l fB in iest f vlE gn eiga dArhtcu e o r a o e ig Unv riyo i n ier n c i tr j Ci n e
v0 . 4 NO. 12 4 De .20 c 08
低 、 率低 的缺 陷.现研 究一 种基 于 Har 算 子的 非量测数 码影像 角点提 取方 法, 效 ri s 可提 高 角点提取 的精 度, 而可 为近 景摄 影测 量在工程 中的进 一 步应 用提 高精度 . 从 关键 词 : r s Har 算子 ;角点特 征提 取 ;非量 测相机 i 中图分 类号 : 2 8 P 0 文献 标志码 : A

Harris角点检测

Harris角点检测

Harris⾓点检测⽬录OpenCV可以检测图像的主要特征,然后提取这些特征、使其成为图像描述符,这类似于⼈的眼睛和⼤脑。

这些图像特征可作为图像搜索的数据库。

此外,⼈们可以利⽤这些关键点将图像拼接起来,组成⼀个更⼤的图像,⽐如将许多图像放在⼀块,然后形成⼀个360度全景图像。

这⾥我们将学习使⽤OpenCV来检测图像特征,并利⽤这些特征进⾏图像匹配和搜索。

我们会选取⼀些图像,并通过单应性,检测这些图像是否在另⼀张图像中。

⼀特征检测算法有许多⽤于特征检测和提取的算法,我们将会对其中⼤部分进⾏介绍。

OpenCV最常使⽤的特征检测和提取算法有:Harris:该算法⽤于检测⾓点;SIFT:该算法⽤于检测斑点;SURF:该算法⽤于检测⾓点;FAST:该算法⽤于检测⾓点;BRIEF:该算法⽤于检测斑点;ORB:该算法代表带⽅向的FAST算法与具有旋转不变性的BRIEF算法;通过以下⽅法进⾏特征匹配:暴⼒(Brute-Force)匹配法;基于FLANN匹配法;可以采⽤单应性进⾏空间验证。

⼆特征定义那么,究竟什么是特征呢?为什么⼀副图像的某个特定区域可以作为⼀个特征,⽽其他区域不能呢?粗略的讲,特征就是有意义的图像区域,该区域具有独特特征和易于识别性。

因此⾓点及⾼密度区域都是很好的特征,⽽⼤量重复的模式或低密度区域(例如图像中的蓝⾊天空)则不是很好的特征。

边缘可以将图像分为两个区域,因此也可以看做好的特征。

斑点是与周围有很⼤差别的像素区域,也是有意义的特征。

⼤多数特征检测算法都会涉及图像的⾓点、边和斑点的识别,也有⼀些涉及脊向的概念,可以认为脊向是细长物体的对称轴,例如识别图像中的⼀条路。

⾓点和边都好理解,那什么是斑点呢?斑点通常是指与周围有着颜⾊和灰度差别的区域。

在实际地图中,往往存在着⼤量这样的斑点,如⼀颗树是⼀个斑点,⼀块草地是⼀个斑点,⼀栋房⼦也可以是⼀个斑点。

由于斑点代表的是⼀个区域,相⽐单纯的⾓点,它的稳定性要好,抗噪声能⼒要强,所以它在图像配准上扮演了很重要的⾓⾊。

Harris角点检测原理及实现

Harris角点检测原理及实现

Harris⾓点检测原理及实现为便于理解,先简要介绍⾓点的概念和⾓点检测背景1 背景⾓点检测⼤致可分为三类:基于灰度图的⾓点检测、基于⼆值化图像的⾓点检测和基于轮廓曲线的⾓点检测。

Harris属于基于灰度图的⾓点检测。

2 Harris特征原理2.1 概述Harris⾓点检测根据窗⼝向多个⽅向,通过判断窗⼝内像素值有⽆明显变化判断有⽆⾓点。

如下图: 第⼀幅图像中,窗⼝内像素值⽆明显变化,⽆⾓点。

第⼆幅图像中,窗⼝⽔平移动时有明显变化,⽆⾓点。

第三幅图中,窗⼝多个⽅向移动时有明显变化,有⾓点。

Harris⾓点检测可分为三步:梯度计算、响应值计算、⾓点提取。

下⾯按步骤介绍。

2.2梯度计算: 对图像中的任意⼀像素点I(x,y),进⾏⾃相关平移w(x+Δx、y+Δy)得到⾃相关函数: c(x,y,Δx,Δy) = ∑w h(x,y)(I(x,y)-I(x+Δx,y+Δy))2 其中 ∑w表⽰窗⼝内的点,h(x,y)表⽰加权函数,加权函数可根据⾃⼰需要进⾏修改(通过修改源代码)。

由泰勒可得: I(x+Δx,y+Δy) = I(x,y)+ΔxI x(x,y)+ΔyI y(x,y)+p ≈I(x,y)+ΔxI x(x,y)+ΔyI y(x,y)代⼊⾃相关函数可得(加权函数暂时忽略): c(x,y,Δx,Δy) = ∑w(I(x,y)-I(x+Δx,y+Δy))2 ≈ ∑w((ΔxI x(x,y))2+2ΔxΔyI x(x,y)I y(x,y)+(ΔyI y(x,y))2) 将上公式⽤图表⽰如下: 其中,u和v分别表⽰Δx和Δy,w(x,y)表⽰加权函数。

Harris算法是通过判断像素值是否在多个⽅向上有明显变化可转换为为是否在x和y⽅向上像素值均有明显变化,再转换为Ix或Iy的变化,再转换为M矩阵的特征值λ1,λ2的变化,如下图:2.3响应值计算:上⾯计算不易于通过编程实现,Harris通过定义⾓点响应函数R的⽅式,⽤于表⽰⼀个⾓点的Harris响应值:trace表⽰为矩阵的迹,det为矩阵的⾏列式(矩阵的迹:主对⾓线上的值相加即所有特征值的和),k为经验常数,⼀般取0.04~0.06。

Harris角点检测的C_实现及应用(1)

Harris角点检测的C_实现及应用(1)
2 C# 实现
Harris 角点检测算法的具体编程步骤如下: (1) 对灰度图像 I 的每一点, 计算其在 x 和 y 方向上的一 阶导数, 以及二者的乘积。 具体操作时, 采取类似卷积的方 式, 分别使用 (5) 式中的模板 wx (x 方向) 和模板 wy (y 方向) 在图像上移动, 并在每个位置计算对应中心像素的梯度值, 得 到 x 方向和 y 方向的两幅梯度图像。 计算每个像素位置对应的 x 方向和 y 方向梯度的乘积, 得到 1 幅新的图像。 三幅图像中 的每个像素对应的属性值分别代表 Ix, Iy 和 IxIy。
for (int j = 0; j < gaussWidth; j++) total += kernel[i, j];
for (int i = 0; i < gaussWidth; i++) for (int j = 0; j < gaussWidth; j++) kernel[i, j] /= total;
gyy + 0.000001)); }
} (4) 设 置 CRF 的 门 限 , 对 提 取 的 角 点 个 数 进 行 限 制 。 局 部极值点的数 目 往 往 很 多 , 通 过 设 置 CRF 的 门 限 , 根 据 实 际 需 要 提 取 一 定 数 量 的 最 优 点 作 为 最 后 的 结 果 。 在 矩 阵 cim 中 , 同 时 满 足 “cim 大 于 阈 值 thresh 和 cim 是 某 邻 域 内 的 局 部极大值” 这两个条件的点被认为是角点。 提高阈值, 则提 取的角点数目变少; 降低阈值, 则提取的角点数目变多。 核心 代码如下:
1 Harris 角点检测原理

harris角点检测算法步骤

harris角点检测算法步骤

harris角点检测算法步骤Harris角点检测算法步骤:一、引言Harris角点检测算法是计算机视觉中常用的角点检测算法之一。

它通过分析图像的局部灰度变化来寻找图像中的角点,被广泛应用于图像处理、物体识别、图像匹配等领域。

本文将介绍Harris角点检测算法的步骤及其原理。

二、灰度处理Harris角点检测算法首先需要将彩色图像转换为灰度图像,这是因为角点检测主要关注图像的灰度变化而非颜色信息。

通过将彩色图像的每个像素的RGB值加权平均,可以得到相应的灰度值。

三、计算梯度接下来,对灰度图像进行梯度计算。

梯度表示图像中的灰度变化,是图像中像素灰度值变化最快的方向。

通过对图像使用Sobel算子或其他梯度计算算法,可以计算出每个像素的梯度幅值和方向。

四、计算结构张量在Harris角点检测算法中,结构张量是一个重要的概念。

对于每个像素点,结构张量是一个2x2的矩阵,它描述了该像素点周围区域的灰度变化情况。

结构张量的计算公式包括对梯度幅值的平方、梯度幅值的乘积以及梯度方向的加权。

五、计算角点响应函数角点响应函数是Harris角点检测算法的核心。

它通过对结构张量进行特征值分解,得到每个像素点的角点响应值。

角点响应值的计算公式是通过特征值的乘积减去特征值的和,再乘以一个经验系数。

如果特征值的乘积较大,说明该像素点是角点。

六、非极大值抑制由于角点响应函数在角点处达到最大值,但在边缘和平坦区域也可能有较大值,为了提取出准确的角点,需要进行非极大值抑制。

在非极大值抑制过程中,对于每个像素点,比较其角点响应值与周围像素点的角点响应值,如果大于周围像素点的角点响应值,则保留,否则抑制。

七、阈值处理为了进一步提取出准确的角点,可以根据角点响应值设置一个阈值。

只有角点响应值大于阈值的像素点才被认为是角点。

阈值的选择是一个关键问题,需要根据具体应用场景和图像特点进行调整。

八、角点标记最后一步是将检测到的角点在原始图像上进行标记。

3d-harris提取特征点

3d-harris提取特征点

3d-harris提取特征点3D-Harris是一种用于在三维点云数据中提取特征点的算法。

通过识别出具有较高特征值的点,3D-Harris能够找到点云中的关键点,从而用于后续的三维重建、物体识别等任务。

3D-Harris算法的原理是基于Harris角点检测算法的扩展,它通过计算点的邻域内的特征值来判断该点是否为关键点。

在二维图像中,Harris算法通过计算图像亮度的变化来判断角点的位置。

而在三维点云数据中,3D-Harris则通过计算点的曲率来判断关键点。

具体来说,3D-Harris算法计算了点的邻域内的曲率矩阵,即点云曲率的二阶导数。

通过计算曲率矩阵的特征值,我们可以得到点的曲率,进而判断该点是否为关键点。

如果一个点的曲率较高,那么它很有可能是一个物体的边缘或者角点。

与二维图像的Harris算法相比,3D-Harris算法在计算曲率矩阵时需要考虑点的法线信息。

因为点云是三维数据,每个点都有一个法线方向。

在计算曲率矩阵时,我们需要将邻域内的点的法线方向与原始点的法线方向进行比较,从而得到准确的曲率信息。

通过3D-Harris算法提取出的关键点可以用于进行三维重建。

在三维重建中,我们可以根据关键点的位置和法线信息来恢复物体的三维形状。

此外,关键点还可以用于物体识别。

通过将关键点与已知物体的关键点进行匹配,我们可以判断待识别物体与已知物体是否相似。

总结一下,3D-Harris是一种用于在三维点云数据中提取特征点的算法。

它通过计算点的曲率来判断关键点,并可以用于三维重建、物体识别等任务。

通过3D-Harris算法,我们可以从点云中提取出有用的信息,进而进行更高级的三维分析和应用。

特征提取-—Harris算子

特征提取-—Harris算子

基本概念及所需知识 ——特征点(角点)
(5) 准确性:得到的特征应该能够被精确定位,包括图像空间和尺度空间上的精确定位。 (6) 高效性:检测和描述的时间越短越好,以便用于后续的实时应用。 这 6 条性质中,最重要的是可重复性。 Moravec[44]于 1977年提出 Moravec 角点算法,是最早提出的角点检测算法之一。该方法中,角点被定义为在各个 方向(垂直、水平、对角线)都存在剧烈灰度变化的点
(min)-1/2
缓慢变化的方向
Harris检测:数学表达
通过M的两个特征值的大小对图 像点进行分类:
2
“Edge”
2 >> 1
“Corner”
1 和 2 都较大且数值相当 1 ~ 2; 图像窗口在所有方向上移动都产
生明显灰度变化
如果1 和 2 都很小,图像窗口在 所有方向上移动都无明显灰度变化
“Flat” region
不同类型的角点
Harris角点检测基本思想
从图像局部的小窗口观察图像特征 角点定义 窗口向任意方向的移动都导致图像灰度的明显变化
Harris角点检测基本思想
平坦区域: 任意方向移动,无灰度 变化
边缘: 沿着边缘方向移动,无灰度 变化
角点: 沿任意方向移动,明显灰度 变化
Harris检测:数学表达
将图像窗口平移[u,v]产生灰度变化E(u,v)
E ( u ,v ) w (x ,y ) [I(x u ,y v ) I(x ,y ) ]
x ,y
窗口函数
平移后的图像 灰度
图像灰度
窗口函数 w(x,y) =
或 1 in window, 0 outside
Gaussian
Harris检测:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ学表达

图像中角点(特征点)提取与匹配算法

图像中角点(特征点)提取与匹配算法

角点提取与匹配算法实验报告1 说明本文实验的目标是对于两幅相似的图像,通过角点检测算法,进而找出这两幅图像的共同点,从而可以把这两幅图像合并成一幅图像。

下面描述该实验的基本步骤:1.本文所采用的角点检测算法是Harris 角点检测算法,该算法的基本原理是取以目标像素点为中心的一个小窗口,计算窗口沿任何方向移动后的灰度变化,并用解析形式表达。

设以像素点(x,y)为中心的小窗口在X 方向上移动u ,y 方向上移动v ,Harris 给出了灰度变化度量的解析表达式:2,,|,|,,()(x y x y x u y v x y x y I I E w I I w uv o X Y∂∂=-=++∂∂∑∑ (1) 其中,,x y E 为窗口内的灰度变化度量;,x y w 为窗口函数,一般定义为222()/,x y x y w e σ+=;I 为图像灰度函数,略去无穷小项有:222222,,[()()2]2x y x y x y x y E w u I v I uvI I Au Cuv Bv =++=++∑(2)将,x y E 化为二次型有:,[]x yu E u v M v ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦(3)M 为实对称矩阵:2,2x y x x y x y y I I I M w I I I •⎤⎡=⎥⎢•⎢⎥⎣⎦∑ (4)通过对角化处理得到:11,200x y E R R λλ-⎛⎫= ⎪⎝⎭(5)其中,R 为旋转因子,对角化处理后并不改变以u,v 为坐标参数的空间曲面的形状,其特征值反应了两个主轴方向的图像表面曲率。

当两个特征值均较小时,表明目标点附近区域为“平坦区域”;特征值一大一小时,表明特征点位于“边缘”上;只有当两个特征值均比较大时,沿任何方向的移动均将导致灰度的剧烈变化。

Harris 的角点响应函数(CRF)表达式由此而得到:2(,)det()(())CRF x y M k trace M =-(6)其中:det(M)表示矩阵M的行列式,trace(M)表示矩阵的迹。

几种特征点提取算子的分析和比较

几种特征点提取算子的分析和比较

几种特征点提取算子的分析和比较特征点提取算子是计算机视觉中常用的一种技术,可以用于图像匹配、目标跟踪、三维重建等应用。

本文将对几种常见的特征点提取算子进行分析和比较,并从不同角度评估它们的优缺点。

1. Harris角点检测算子Harris角点检测算子是一种基于图像局部灰度变化的方法。

它通过计算图像灰度的局部自相关矩阵,来判断像素是否为角点。

该算子具有简单、快速的特点,适用于大部分场景,特别是对于纹理丰富的图像。

然而,Harris算子对于光照变化和噪声较敏感,不适用于光照变化较大的图像。

2.SIFT算子SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)算子是一种尺度不变的特征点提取算法。

它通过在不同尺度和方向上计算高斯差分图像,提取关键点的位置和尺度信息。

SIFT算子具有较好的尺度不变性和旋转不变性,对于光照变化较大的图像也具有较好的鲁棒性。

然而,SIFT算子计算量较大,不适合实时应用,并且它是有专利保护的。

3.SURF算子SURF(Speeded Up Robust Features)算子是一种在SIFT算子基础上优化而来的特征点提取算法。

它采用了快速积分图像和Hessian矩阵来加速特征点计算过程。

SURF算子具有较好的尺度不变性和旋转不变性,且计算速度较快。

但是,SURF算子对于尺寸较小的特征点提取效果较差。

4.FAST算子FAST(Features from Accelerated Segment Test)算子是一种快速而简单的特征点提取算法。

它通过在像素周围进行十字测试,判断像素是否为角点。

FAST算子计算速度非常快,适合实时应用。

然而,FAST算子对于光照变化和图像噪声敏感,容易产生较多的冗余特征点。

综上所述,不同的特征点提取算子适用于不同的场景和应用需求。

Harris角点检测算子适用于纹理丰富的图像;SIFT算子适用于光照变化较大的图像;SURF算子适用于对速度要求较高的应用;FAST算子适用于实时应用场景。

基于图像噪声检测的Harris角点提取方法

基于图像噪声检测的Harris角点提取方法




















实 用第一 智慧 密集
… … …
基 糠 嘲曲 ● 嗥
摘 要 :角点 提 取在 图像 匹配 、相 机 标 定 、模 式 识 别 和 三 维重 建 等 方 面有 着极 其 重要 的应 用 ,是 当前 图像研 究的 热 点 。在 阐 述 经典 的 Ha 算 法 基 础 上 ,分 析 了其 优 缺 点 。针 对 Ha 算 法 受 随 ms ms 机 噪 声 影响较 大和运 算 速度 慢 的局 限 ,在采 用 S b l o e 梯度 算 子基 础 上 ,提 出 了基 于噪 声检 测 的改进 算 法 ,实验表 明 ,噪 声检 测 算子 可 有效检 出随机 噪 声 ,证 明 了方 法的有 效 性与 可行 性 。 关键 词 :角点提 取 ;噪 声检 测 ;Ha i 算子 ;S b l rs r o e 算子 ;卷 积
应 函 数 为 R= eM — K X Tae ( , 其 中 d t , Dt rc M) eM= 12 t cM= 1入, l 2 M 的特 征 值 ,尺 度 因 子 K 为 经 验 值 , r e k+ 2 a 、 为
通 常 取 00 .4。
1 H rs算 法 ar i
近于零 。
于边界小 波变换 的角点提取算 法I ” ,基 于 边 界 曲 率 的 角 点 提 取
算 法 I;另 一 类 是 基 于 图像 灰 度 信 息 的 角 点 提 取 ,如 Mo a e 2 1 rv c 算 法 、Ha i 算 法 .其 中最 受 欢 迎 的 当属 H r s 法 。在 介 绍 rs r ar 算 i H r s 法 原 理 的 基 础 上 ,对 其 优 点 与 局 限 性 进 行 分 析 ,并 通 ar 算 i 过 加 入 噪 声 探 测 处 理 对 其 进 行 改 进 ,通 过 对 照 实 验 证 明 了 方

基于角点特征的提取算法比较研究

基于角点特征的提取算法比较研究

基于角点特征的提取算法比较研究随着计算机视觉和图像处理领域的快速发展,基于角点特征的提取算法成为了其中一个研究热点。

在处理图像和视频的过程中,角点是一种表现出明显的边界变化的像素,通常被认为是图像中最重要的特征点之一。

本文将对几种常见的基于角点特征的提取算法进行比较研究,分析它们各自的优缺点和适用场景,以期为读者提供一些有价值的参考。

1. Harris角点检测算法Harris角点检测算法是一种基于像素梯度局部变化率的方法,最初由Chris Harris和Mike Stephens于1988年提出。

该算法计算了图像中每个像素点的局部对极性(local polarities),来确定角点的位置。

其基本思想是利用一个2x2的方形窗来计算每个像素点的局部二阶导数矩阵M,再用特征值判别式来度量这个矩阵对应的特征向量的重要性,最后将得分高的像素点作为角点。

该算法以高效简单和检测效果优秀而著称,在许多计算机视觉应用中得到广泛应用,如目标跟踪、图像匹配、三维建模等。

但是,它在特定情况下容易发生误检或漏检,如受噪声干扰或存在角点被覆盖的情况等。

2. Shi-Tomasi角点检测算法Shi-Tomasi角点检测算法是基于Harris算法的一种改进方法,它是由J. Shi和C. Tomasi于1994年提出的。

与Harris算法不同的是,Shi-Tomasi算法使用了一个新的得分函数,即最小的特征值,来度量一个像素点是否为角点。

这是因为,最小的特征值比其他特征值更容易受到噪声的影响,因此更适合用于角点检测。

Shi-Tomasi算法与Harris算法相比,更加鲁棒,能够在更多噪声情况下检测到角点。

但是,它在计算速度方面略逊于Harris算法,并且在某些情况下仍然容易发生误检或漏检。

3. FAST算法各种基于像素梯度的角点检测算法通常较为耗时。

FAST算法是一种基于像素灰度值的角点检测算法,由Edward Rosten和Tom Drummond于2006年提出。

特征点检测算法

特征点检测算法

特征点检测算法特征点检测算法是计算机视觉领域中一项重要的技术,它能够自动地从图像中提取出具有特殊意义的关键点。

这些特征点可以用于图像匹配、目标跟踪、三维重建等应用中。

本文将介绍三种常见的特征点检测算法:Harris角点检测算法、SIFT算法和SURF算法。

一、Harris角点检测算法Harris角点检测算法是一种经典的特征点检测算法,它通过检测图像中的角点来寻找图像中的显著特征。

该算法的基本思想是通过计算图像中每个像素点的灰度值在水平和垂直方向上的变化程度,然后根据这些变化程度来判断该像素点是否是角点。

具体而言,该算法通过计算每个像素点的结构函数矩阵,然后根据结构函数矩阵的特征值来确定像素点的角度和强度。

二、SIFT算法SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法是一种基于尺度不变性的特征点检测算法,它能够在不同尺度、不同旋转和不同亮度条件下检测出相同的特征点。

该算法的基本思想是通过构建高斯金字塔和差分金字塔来寻找图像中的关键点,然后通过计算关键点的梯度和方向来确定其描述子。

SIFT算法具有较好的尺度不变性和旋转不变性,因此在图像匹配和目标跟踪等应用中得到广泛应用。

三、SURF算法SURF(Speeded Up Robust Features)算法是一种快速且具有鲁棒性的特征点检测算法,它通过采用积分图像和快速哈希表等技术来加速特征点的检测和匹配过程。

该算法的基本思想是通过计算图像中每个像素点的Haar小波响应来确定其特征点。

与SIFT算法相比,SURF算法具有更快的速度和更好的鲁棒性,因此在实时性要求较高的图像处理应用中得到广泛应用。

特征点检测算法在计算机视觉领域中具有重要的应用价值,它能够从图像中提取出具有特殊意义的关键点,为图像匹配、目标跟踪、三维重建等应用提供了重要的基础。

本文介绍了三种常见的特征点检测算法:Harris角点检测算法、SIFT算法和SURF算法。

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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Harris角点提取算法 % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear;
%filename = 'Lena.jpg';filename='object0024.view01.png';
X = imread(filename); % 读取图像
% imshow(X);
Info = imfinfo(filename); %获取图像相关信息
if (Info.BitDepth > 8)
f = rgb2gray(X);
end
%《基于特征点的图像配准与拼接技术研究》
%计算图像亮度f(x,y)在点(x,y)处的梯度
-----------------------------------------------% fx = [5 0 -5;8 0 -8;5 0
-5]; % 高斯函数一阶微分,x方向(用于改进的Harris角点提取算法)ori_im = double(f) / 255; %unit8转化为64为双精度double64fx = [-2 -1 0 1
2]; % x方向梯度算子(用于Harris角点提取算法)Ix = filter2(fx, ori_im); % x方向滤波
% fy = [5 8 5;0 0 0;-5 -8 -5]; % 高斯函数一阶微分,y方向(用于改进的Harris 角点提取算法)fy = [-2; -1; 0; 1; 2]; % y方向梯度算子(用于Harris角点提取算法)Iy = filter2(fy, ori_im); % y方向滤波
%构造自相关矩阵
---------------------------------------------------------------Ix2 = Ix .^ 2;
Iy2 = Iy .^ 2;
Ixy = Ix .* Iy;
clear Ix;
clear Iy;
h= fspecial('gaussian', [7 7], 2); % 产生7*7的高斯窗函数,sigma=2
Ix2 = filter2(h,Ix2);
Iy2 = filter2(h,Iy2);
Ixy = filter2(h,Ixy);
%提取特征点
---------------------------------------------------------------height =
size(ori_im, 1);
width = size(ori_im, 2);
result = zeros(height, width); % 纪录角点位置,角点处值为1
R = zeros(height, width);
Rmax = 0; % 图像中最大的R值k = 0.06; %k为常系数,经验取值范围为0.04~0.06
for i = 1 : height
for j = 1 : width
M = [Ix2(i, j) Ixy(i, j); Ixy(i, j) Iy2(i, j)]; % auto correlation matrix
R(i,j) = det(M) - k * (trace(M)) ^ 2; % 计算R
if R(i,j) > Rmax
Rmax = R(i, j);
end;
end;
end;
%T = 0.01 * Rmax;%固定阈值,当R(i, j) > T时,则被判定为候选角点T = 0.1 * Rmax;%固定阈值,当R(i, j) > T时,则被判定为候选角点
%在计算完各点的值后,进行局部非极大值抑制-------------------------------------cnt = 0;
for i = 2 : height-1
for j = 2 : width-1
% 进行非极大抑制,窗口大小3*3 if (R(i, j) > T && R(i, j) > R(i-1, j-1) && R(i, j) > R(i-1, j) && R(i, j) > R(i-1, j+1) && R(i, j) > R(i, j-1) && ... R(i, j) > R(i, j+1) && R(i, j) > R(i+1, j-1) && R(i, j) > R(i+1, j) && R(i, j) > R(i+1, j+1))
result(i, j) = 1;
cnt = cnt+1;
end;
end;
end;
i = 1;
for j = 1 : height
for k = 1 : width
if result(j, k) == 1;
corners1(i, 1) = j;
corners1(i, 2) = k;
i = i + 1;
end;
end;
end;
[posc, posr] = find(result == 1);
figure,imshow(ori_im);
hold on;
plot(posr, posc, 'r+');
实验结果如图所示。

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