基于消失点的鲁棒逆透视变换

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一种基于整数双正交小波变换的鲁棒可逆水印算法

一种基于整数双正交小波变换的鲁棒可逆水印算法



词: 可逆 图像 水 印 ; 整数 小波 变换 ; 直 方 图调 整 ; A r n o l d置乱 ; 鲁 棒性 文献标 识 码 : A

中 图分 类 号 : T P 3 0 9; T N 9 1 1
文章 编号 : 1 6 7 4—8 4 2 5 ( 2 0 1 3 ) 0 5—0 0 9 4—0 6
W U Wa n— q i n,RUAN We n— h ui ,CAO Xi a o — l i ,PAN Yi n g
( S c h o o l o f E l e c t r o n i c I n f o r ma t i o n E n g i n e e i r n g ,G a n s u L i a n h e U n i v e r s i t y , L a n z h o u 7 3 0 0 0 0 , C h i n a )
第2 7卷 第 5期
V0 1 .2 7
No .5
重 庆 理 工 大 学 学 报 (自然科 学 )
J o u r n a l o f C h o n g q i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ( N a t u r a l S c i e n c e )
s c r a mb l e d wa t e r ma r k i n g a n d i mpr o v i n g t he a nt i — g e o me t ic r a t t a c k s o f t h e wa t e m a r r k i n g a l g o it r h m. Ex ・
2 0 1 3年 5月

基于DWT_和SVD_的鲁棒零水印算法

基于DWT_和SVD_的鲁棒零水印算法

第36卷第4期湖南理工学院学报(自然科学版)V ol. 36 No. 4 2023年12月 Journal of Hunan Institute of Science and Technology (Natural Sciences) Dec. 2023基于DWT和SVD的鲁棒零水印算法王利彬, 王树梅(江苏师范大学计算机科学与技术学院, 江苏徐州 221116)摘要:为了解决传统水印算法需要平衡鲁棒性和不可见性矛盾的问题, 提出一种用DWT和SVD构造零水印算法的方案. 利用SVD分解后U、V矩阵第一个列向量被攻击后具有稳定性的特点, 采用DWT使低频区域能量集中, 再使用SVD分解获取U、V矩阵. 通过比较U、V矩阵第一列向量的方式保证了水印的鲁棒性. 同时对数字水印进行Arnold变换, 既可隐藏水印信息, 又可提高水印信息的安全性. 由于算法采用零水印方式, 故拥有良好的不可见性. 实验结果表明, 该算法拥有较高的鲁棒性, 并且简单易行.关键词:零水印; 离散小波变换; 奇异值分解中图分类号: TP391 文献标识码: A 文章编号: 1672-5298(2023)04-0035-04A Robust Zero-watermarking AlgorithmBased on DWT and SVDWANG Libin, WANG Shumei(School of Computer Science and Technology, Jiangsu Normal University, Xuzhou 221116, China) Abstract: In order to solve the problem that traditional watermarking algorithms need to balance the contradiction between robustness and invisibility, a scheme for constructing zero watermarking algorithms with DWT and SVD is proposed. Using the stability of the first column vectors of the U and V matrices after SVD decomposition, DWT is used to concentrate the energy in the low-frequency region, and then SVD decomposition is used to obtain the U and V matrices. The robustness of the watermark is ensured by comparing the first column vectors of the U and V matrices. At the same time, the Arnold transform is applied to the digital watermark, which can both hide the watermark information and improve the security of the watermark information. Since the algorithm adopts zero watermarking, it has good invisibility. The experimental results show that the algorithm has high robustness and is simple and easy to implement.Key words: zero-watermark; discrete wavelet transform; singular value decomposition0 引言信息隐藏技术是在传统加密学的基础上, 利用多媒体时空上的冗余性以及人眼的不敏感性, 隐藏信息的存在. 图像作为日常生活中常见的数字媒体形式, 也是一个很好的信息隐藏载体. 由于图像中存在着很高的冗余性, 故可以利用人眼的不敏感性和图像的冗余性将秘密信息嵌入到载体图像之中. 其过程是将加密后的水印信息利用嵌入算法隐藏到宿主图像中[1]. 例如在空间域中, 将原始图像像素提取转为二进制, 并将信息嵌入到最低位的最低有效位算法LSB[2], 或者是通过各种变换域构造算法, 比如利用离散余弦变换DCT中频和低频系数构造算法[3~5], 利用DWT构造算法[6~9], 或者利用DFT构造算法[10]. 以上算法均有较强的鲁棒性和不可见性, 满足了信息隐藏的需求. 但由于传统构造算法需要将水印信息嵌入到图像中去, 所以平衡鲁棒性和不可见性之间的矛盾成为了主要问题. 为了平衡鲁棒性和不可见性之间的矛盾, 本文采用零水印算法通过小波变换选择低频LL区域, 再进行分块, 通过奇异值分解获得每个子块的U、V矩阵. U、V矩阵中的第一列具有较好的稳定性[11], 通过比较每个子块U、V矩阵的大小获得图像的特征信息并进行存储, 最后与经Arnold变换后的水印图像做异或运算, 将得到的矩阵信息S保存下来. 水印检测过程中, 将S与待检测图像相异或, 通过逆Arnold变换恢复水印信息. 实验结果证明, 本算法具有较强的鲁棒性和不可见性.收稿日期: 2022-08-17作者简介: 王利彬, 男, 硕士研究生. 主要研究方向: 数字图像处理通信作者: 王树梅, 女, 博士, 副教授. 主要研究方向: 数字图像处理, 数字水印, 信息隐藏36 湖南理工学院学报(自然科学版) 第36卷1 理论基础1.1小波变换小波变换是图像处理中十分受重视的技术, 它不仅继承了傅里叶分析的良好性质, 也弥补了傅里叶分析的许多不足. 小波变换的窗口大小是固定的, 而波形能够通过分析要求进行局部改变, 具有自适应性.当分析信号的高频部分时, 小波分析就显示较低的频率分析率; 而当分析信号的低频部分时, 小波分析就显示出较高的频率分析率[12].在数字图像处理中, 信号是离散的, 所以离散小波变换的应用范围更加广阔. 离散小波函数的定义为2,000()||().m m m n t a a t nb ϕϕ--=- (1)其中m , n 都是整数. 设尺度伸缩因子为a , 平移参数为 b , a 与b 分别满足0m a a =, 00m b nb a =. 离散小波变换的定义为,(,(()d ).)m n Wfx m n f t t t ϕ+∞-∞=⎰ (2)1.2 奇异值分解奇异值分解SVD 是线性代数中处理矩阵的一种重要工具, 能够获取矩阵数据的奇异值. 可以将图像看作一个矩阵, 本文将应用矩阵的SVD 来获取图像的特征信息. 图像大小为N N ⨯, 其奇异值分解为1.r TT i i i i I USV u v λ===∑ (3)其中U 和V 为左右奇异向量, 是大小为N N ⨯的正交矩阵, 12diag (,,,,0,,0)r S λλλ= 为非负对角矩阵,其中i λ为图像的奇异值并且满足120,r r λλλ> ≥≥≥为矩阵的秩.图像U , V 矩阵所对应的第一列主要用来表征图像的结构信息. 在文[9]中, 先对图像添加高斯噪声和进行JPEG 压缩攻击, 再计算攻击前后的向量内积变化. 实验数据表明, 只有U , V 矩阵的第一列向量在经过攻击后仍具有良好的稳定性.2 零水印算法设计设载体图像为I , 其大小为N N ⨯, 水印图像为W , 其大小为M M ⨯.2.1 零水印构造步骤Step1 对载体图像I 进行DWT 变换, 分为LL 、LH 、HL 、HH 四部分, 选择LL 进行分块, 分成88⨯不重叠的子块block.Step2 对每个子块block 进行奇异值分解, 选择U , V 矩阵第一列中的第一个元素进行比较. 若u v >则置1, 若u v <, 则置0, 依次遍历每一个子块的结果, 将比较结果存入矩阵temp.Step3 对原水印图像进行K 次Arnold 变换, 将变换结果记作W '.Step4 将W '与 temp 矩阵相异或, 将所得结果记作S .Step5 将所得结果S 和K 保存在认证库中, 使用认证库中数据对待检测图片进行检测.2.2 零水印检测步骤Step1 对待检测图像进行如零水印构造步骤Step1 和Step2所示的操作, 得到待检测图像的temp 矩阵.Step2 将待检测图像的temp 矩阵与认证库中的矩阵异或, 得到矩阵S .图1 水印图像算法框图 水印图像W Arnold 变换 与temp 异或 保存S 与K 结果第4期王利彬, 等: 基于DWT和SVD的鲁棒零水印算法 37 Step3 对矩阵S进行K次Arnold逆变换, 得到原水印图像.3 实验结果及分析采用归一化相似度NC来进行评价. NC用来评价检测后的水印和原始水印的相似度, 若NC的值越⨯像素大小的灰度图像Lena作为载体接近1, 则表示提取出的水印和原始水印越相似. 实验使用512512⨯像素大小的二值图像如图3所示.图像如图2所示, 采用3232图2 原始图像与攻击后图像图3 原始与攻击后的水印图像38 湖南理工学院学报(自然科学版) 第36卷本文采用的具体攻击类型如下. 实验结果见表1.(1)高斯噪声, 在图像中添加零均值, 方差为0.01的高斯噪声;(2)椒盐噪声, 添加比例为2%;;(3)均值滤波, 滤波模板尺寸为55(4)旋转攻击, 旋转角度为10°;(5)剪切攻击, 裁剪图像左上角四分之一大小.表1 水印载体图像在各种攻击下的实验结果攻击类型高斯噪声椒盐噪声均值滤波旋转攻击剪切攻击PSNR值20.01 19.36 28.25 5.68 11.55NC值0.90 0.91 0.95 0.71 0.95 从实验结果来看, 该算法对于常见的噪声、滤波之类的攻击方式有良好的鲁棒性. 在几何攻击中, 曾尝试剪切图像的二分之一大小, 结果图像仍具有很好的鲁棒性. 但针对旋转攻击, 图像的鲁棒性较差.4 结束语本文采用DWT变换选择LL低频部分做分块, 并对子块进行奇异值分解, 构造了一种新的零水印算法. 利用U, V矩阵第一列的元素具有稳定性的特点, 使得算法在面对常见攻击时具有较好的鲁棒性. 在后续研究工作中, 该算法在面对水印的旋转攻击时还需要进一步改进.参考文献:[1]王树梅. 数字图像水印技术综述[J]. 湖南理工学院学报(自然科学版), 2022, 35(1): 31−36+68.[2]Chan C K, Cheng L M. Hiding data in images by simple LSB substitution[J]. Pattern Recognition, 2004, 37(3): 469−474.[3]王珂. 基于DCT域中频系数替换的盲水印算法攻击的研究[J]. 信息通信, 2017 (11): 4−7.[4]汪太月, 李宏伟. 基于DCT变换的彩色图像置乱数字水印算法[J]. 通信技术, 2014, 47(9): 1084−1089.[5]刘昕浩, 郭腾, 谢德辉, 等. 基于Logistic混沌映射的图像加密通信系统研究[J]. 湖南理工学院学报(自然科学版), 2015, 28(4): 27−31.[6]雷求胜. 基于小波变换的数字水印图像处理技术研究[J]. 电子设计工程, 2021, 29(22): 161−165.[7]吕海翠, 傅鹂, 王丹. 小波变换的低频数字水印[J]. 计算机工程与应用, 2009, 45(11): 99−101.[8]熊祥光, 王力. 一种改进的DWT-SVD域参考水印方案[J]. 计算机工程与应用, 2014, 50(7): 75−79.[9]陈明举, 陈善学. 一种基于小波变换与奇异分解的图像水印算法[J]. 信息与电子工程, 2007, 5(1): 57−61.[10]王树梅, 张文斌. 一种基于傅里叶变换的鲁棒水印算法[J]. 湖南理工学院学报(自然科学版), 2019, 32(3): 17−22.[11]王巍. 变换域图像零水印技术研究[D]. 北京: 北京邮电大学, 2013.[12]杨垚婷. 基于小波变换的数字水印算法的研究与实现[D]. 成都: 成都理工大学, 2017.。

基于二代Bandelet变换与稳定特征检测的鲁棒图像水印算法

基于二代Bandelet变换与稳定特征检测的鲁棒图像水印算法

基于二代Bandelet变换与稳定特征检测的鲁棒图像水印算法邵东【摘要】当前基于特征点的图像水印技术主要是将水印信息隐藏到采用固定值构建的特征不变区域中,其抵御几何变换能力不佳.对此,设计二代Bandelet变换耦合稳定特征检测的图像水印算法.引入尺度不变特征变换方法,提取载体图像中潜在的特征点;根据特征点的Hessian矩阵对应的特征值,构建不稳定特征点消除规则;根据特征点的尺度因子,计算圆形半径,建立局部特征不变区域;定义鲁棒特征区域选择机制,找出合适的水印嵌入位置;引入二代Bandelet变换,处理鲁棒特征区域,获取并选择出重要的Bandelet系数;设计水印嵌入方法,将经过仿射映射加密后的二值水印隐藏到重要的Bandelet系数,获取水印图像;检测水印图像的稳定特征点,联合二代Bandelet变换,从水印图像中复原二值水印.测试结果显示:与已有的鲁棒水印方案相比,该方案具有更高的不可感知性与鲁棒性,其输出的水印图像对应的差分图更为理想,在多种几何攻击下的复原水印失真度最小.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2019(036)004【总页数】9页(P302-310)【关键词】图像水印;二代Bandelet变换;尺度不变特征变换;局部特征不变区域;尺度因子;仿射映射;水印嵌入【作者】邵东【作者单位】大连东软信息学院辽宁大连116023【正文语种】中文【中图分类】TP3910 引言随着网络和计算机技术的出现,促进了电子商务和在线服务在各个领域内的广泛应用,使得数字媒体的增长出现了爆炸性的增长[1]。

图像因其具有良好的直观表达能力,被广泛应用于医疗、模式识别和教育等领域,但是,其容易被图像编辑软件复制和修改,导致用户无法对其真实性进行决策,对图像信息安全造成了隐患[2]。

因此,保护图像信息安全传输,已成为各国学者的研究热点,而图像水印技术就是一种信息隐秘技术,它是通过把用户的水印数据植入到其他载体图像中,构成水印图像,使得整个图像只呈现载体图像信息,具有良好的不可感知性与鲁棒性[3]。

初中数学 什么是逆透视

初中数学 什么是逆透视

初中数学什么是逆透视逆透视是一种特殊的透视绘画技法,与正透视相反,通过该技法绘制的图像呈现出一种逆向的透视效果,使观者感受到物体向远离观察者的方向扩散的效果。

下面将详细介绍逆透视的概念、原理和绘制方法。

1. 概念:逆透视是指在绘制透视图时,物体的各个部分都按照透视原理和比例来绘制,但与正透视不同的是,逆透视使得视觉中心向远离观察者的方向扩散,产生一种物体向远离观察者的方向扩张的效果。

逆透视可以用来表现某些特殊场景或者突出某种视觉效果。

2. 原理:逆透视的绘制同样基于透视原理,即平行线在远离观察者的方向上逐渐靠近,最终汇聚到一个点,即消失点。

在逆透视中,与正透视不同的是,需要将消失点放置在透视图的下方,使整个图像呈现出向远离观察者的方向扩散的效果。

3. 绘制方法:a. 确定视点和投影平面:首先,确定视点的位置和投影平面的选择。

视点是观察者所处的位置,一般位于透视图的上方,远离绘制的物体。

投影平面是物体在透视图上的投影所在的平面,与物体平行。

b. 确定消失点的位置:根据逆透视的特点,将消失点放置在透视图的下方,使整个图像呈现出向远离观察者的方向扩散的效果。

c. 绘制基本轮廓和线段:根据物体的形状和结构,在透视图上绘制物体的基本轮廓和线段。

根据透视原理,注意线段的方向和长度,使其符合透视效果。

d. 运用消失点绘制透视效果:利用消失点来绘制透视效果。

通过观察物体的平行线和消失点的关系,绘制物体的细节和纹理,使其呈现出向远离观察者的方向扩张的效果。

e. 添加阴影和细节:根据光源的位置,添加阴影和细节,使透视图更加逼真。

根据光线的照射方向和物体的形状,用不同的灰度和明暗来描绘物体的阴影和高光。

f. 修饰和润色:最后,对透视图进行修饰和润色,使其更加完善和吸引人。

可以运用色彩、纹理和细节来增加透视图的表现力和艺术性。

通过以上的绘制方法,我们可以运用逆透视技法来创造具有逆向透视效果的透视图。

逆透视的绘制需要注意物体的比例和透视效果的准确性,通过合理运用消失点和绘制细节,使透视图呈现出物体向远离观察者的方向扩张的效果。

基于消失点的鲁棒逆透视变换

基于消失点的鲁棒逆透视变换

基于消失点的鲁棒逆透视变换重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名:张代明指导教师:房斌教授专业:计算机应用技术学科门类:工学重庆大学计算机学院二O一五年四月Robust Inverse Perspective Mapping Based on Vanishing PointA Thesis Submitted to Chongqing UniversityIn Partial Fulfillment of the Requirement for theMaster’s Degree of EngineeringByZhang DaimingSupervised by Prof. Fang BinSpecialty:Computer Application TechnologyCollege of Computer Science ofChongqing University, Chongqing, ChinaApril 2015摘要逆透视变换在计算机视觉和道路交通标志检测和识别方面得到了广泛的应用。

逆透视变换是透视变换的逆过程,主要是结合相机的内在和外在参数,将图像从图像坐标系映射到世界坐标系,从而消除透视影响对图像检测和识别任务的干扰和误差。

因此,鲁棒的逆透视变换对于透视影响的消除和获取图像信息的不变量有着非常重要的作用。

本文主要研究了基于消失点的鲁棒逆透视变换及其应用,采用消失点对逆透视变换需要的部分偏转角度参数进行了自动计算,并将逆透视变换应用到导向箭头的检测和识别任务中。

首先,本文介绍了基于消失点的鲁棒逆透视变换的选题背景以及研究意义,总结了现有逆透视变换算法的国内外研究现状以及存在的难点问题。

其次,本文介绍了逆透视变换的基本概念及其数学原理,总结了逆透视变换在道路交通标线检测的广泛应用,并对常见逆透视变换方法进行了分类总结。

从基于点变换的逆透视变换、基于矩阵变换的逆透视变换和基于简化相机模型推导的逆透视变换三个方面介绍了现有逆透视变换的优点和缺点。

基于消失点的逆透视投影矩阵计算

基于消失点的逆透视投影矩阵计算

基于消失点的逆透视投影矩阵计算逆透视投影矩阵可以通过消失点的坐标计算得到。

首先需要确定三个消失点:水平消失点、垂直消失点和斜线消失点。

然后可以使用以下步骤计算逆透视投影矩阵:1. 计算消失线的方程:水平消失线的方程:hx + by + c = 0垂直消失线的方程:vx + dy + f = 0斜线消失线的方程:lx + my + n = 02. 将方程转化为齐次坐标形式:水平消失线的方程:[h, b, c]垂直消失线的方程:[v, d, f]斜线消失线的方程:[l, m, n]3. 计算消失点的齐次坐标:水平消失点:HP = [h, b, c] x [v, d, f] = [bf - cd, ac - vf, ae - bv] 垂直消失点:VP = [h, b, c] x [l, m, n] = [bn - cm, al - hn, am - bl]斜线消失点:LP = [v, d, f] x [l, m, n] = [dm - fn, hl - dm, fl - hk]4. 将消失点的齐次坐标转化为非齐次坐标:水平消失点:HP_tilde = [HP.x / HP.z, HP.y / HP.z, 1]垂直消失点:VP_tilde = [VP.x / VP.z, VP.y / VP.z, 1]斜线消失点:LP_tilde = [LP.x / LP.z, LP.y / LP.z, 1]5. 构建逆透视投影矩阵:[ HP_tilde.x, HP_tilde.y, HP_tilde.z, 0 ][ VP_tilde.x, VP_tilde.y, VP_tilde.z, 0 ][ LP_tilde.x, LP_tilde.y, LP_tilde.z, 0 ][ 0, 0, 0, 1 ]这样得到的逆透视投影矩阵可以用于将透视投影图像恢复为原始平面图像。

基于消失点的场景文本透视变形校正方法

基于消失点的场景文本透视变形校正方法
路 路牌 、 通提示 牌 、 道名 称 、 交 街 商店 名称 、 建筑 物 门牌 号 、 广告 宣传 牌上 面 的文字信 息 , 这些具 有 明
收 稿 日期 :0 0 0 ~ 2 2 1— 9 1 修 回 日期 :0 1 0 — 2 2 1— 3 1
基金项 目: 国家 自然科 学基金( 07 0 0 ; 66 2 9 ) 黑龙江省 自然科学基 金 ( C 0 9 3 ) 黑 龙江省教育厅 科学技 术研究 Q 20C 5 ;
小 , 字 内容 较 少 , 本行 数 有 限 , 有 明显 的段 文 文 没
空 间 中任 意 一 点在 图像 平 面 上 的投 影 位 置 ,
为光 心 与该点 的连 线 与图像 平面 的交 点 。这种关 系也 称 为透视 投影 或 中心射 影 。根据 投影几 何理 论_, 5 透视 投影 可 以用 一个 变 换 矩 阵 P表 示 。设 J
n=(f 1 , = , z,) 别 为 图像 点 和空 z, ) ( y, 1 分 , 间点 的齐 次坐 标 , 为非零 比例 因子 , 则有 [ l1 = X, Z,] u,,] P[ Y, 1 , () 1 由于物体 坐标 系可 以任 意选 取 , 便起 见 , 方 在
物体平面上建立空间坐标系 , 则该平面上的点都 有 z: , 0 于是 式 ( ) 变换为 1可
项 目( 2 10 8 15 19 )
作者简介 : 陈德运 (9 2 ) 男 , 士 , 授 , 士 生导 师 , 16 一 , 博 教 博 主要 研究 方 向: 测 与 成像 技 术 、 探 图像 处 理 , - a : E m i l
c e d y n h b s. d . n h n e u @ r ute u c 。
d fr t n p r mee s o o g a h ti w i h i u i z d t o e tt e i g . h r n iw e o mai a a t r fh mo r p y mar o x, h c s t ie o c r c h ma e T e f tve l o

基于双域变换的鲁棒可逆信息隐藏算法研究

基于双域变换的鲁棒可逆信息隐藏算法研究

基于双域变换的鲁棒可逆信息隐藏算法研究
于爽
【期刊名称】《河南科技》
【年(卷),期】2022(41)3
【摘要】以鲁棒可逆水印为研究对象,分别基于图像空域、整数小波域设计隐藏方案,利用图像分块技术划分圆心面和矩形子块,并嵌入鲁棒水印,保障在有损传输环境中水印的抗攻击能力;采用直方图平移技术嵌入脆弱信息,解决图像溢出等边信息问题,保证无损传输环境下图像的可逆性。

试验结果表明,在同等可嵌入量的条件下,本方案在多类型图像攻击环境中,水印的鲁棒性、图像的视觉效果优于其他同类方案。

【总页数】4页(P6-9)
【作者】于爽
【作者单位】江苏经贸职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP309
【相关文献】
1.一种基于整数双正交小波变换的鲁棒可逆水印算法
2.系统码分层嵌入的密文域鲁棒可逆信息隐藏
3.基于纠错码的密文域鲁棒可逆信息隐藏
4.小波域基于差分统计
量直方图平移的图像鲁棒可逆信息隐藏算法5.小波域基于差分统计量直方图平移
的图像
鲁棒可逆信息隐藏算法
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透视变换的原理

透视变换的原理

透视变换(Perspective Transformation)是一种在二维或三维空间中模拟真实世界中观察物体时产生的视觉效果的数学变换,它反映了图像从一个视点投影到另一个视点的过程。

透视变换的基本原理基于以下几点:
1. 仿射特性:透视变换首先包含了仿射变换的属性,即平移、旋转和缩放,这些基本操作可以改变图像中的点的位置关系。

2. 深度感知:透视变换进一步考虑了深度信息对图像中各点的影响。

在现实世界中,离观察者越远的物体看起来越小,并且它们的相对位置会根据距离的不同而发生变形。

这种现象称为透视收缩(Perspective Foreshortening)。

3. 透视投射:在透视投影下,所有视线(从场景中的每个点到观察者的视线)汇聚于一点,这个点称为消失点(Vanishing Point)。

平行线在无限远处也会交汇于相应的消失点。

4. 数学模型:透视变换可以用一个或多个矩阵运算来表示,通过设置适当的变换参数(通常由四个角点之间的对应关系确定),可以精确地描述三维空间坐标如何映射到二维图像平面。

5. 变换公式:在计算机图形学中,透视变换通常涉及一个4x4的齐次坐标变换矩阵,通过该矩阵将三维坐标向量转换为经过透视投影后屏幕上的二维坐标。

例。

简而言之,透视变换利用几何与代数方法捕捉并模仿人类视觉系统中因物体距离变化导致的大小和形状的变化,从而在数字图像处理和计算机视觉领域得到广泛应用。

基于仿射几何不变量的鲁棒图像配准算法

基于仿射几何不变量的鲁棒图像配准算法

基于仿射几何不变量的鲁棒图像配准算法
李斌;叶昊
【期刊名称】《上海交通大学学报》
【年(卷),期】2012(46)12
【摘要】提出了一种新的基于特征的鲁棒图像配准算法.该算法通过构造特征区域将仿射几何不变量应用到特征描述过程中,使其能够处理待配准图像之间满足仿射几何畸变的情况.由于在特征描述过程中,特征矢量计算量小且仅与控制点的坐标信息有关而独立于图像的灰度信息,故该算法不仅具有很好的时效性,而且对图像之间灰度值的偏差具有很好的鲁棒性.
【总页数】5页(P1881-1884)
【关键词】图像配准;仿射变换;几何不变量
【作者】李斌;叶昊
【作者单位】清华大学自动化系
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.机组组合问题的仿射可调整鲁棒优化模型与算法 [J], 李利利;丁恰;涂孟夫;谢丽荣;
2.机组组合问题的仿射可调整鲁棒优化模型与算法 [J], 李利利;丁恰;涂孟夫;谢丽荣
3.基于局部仿射配准的鲁棒非刚体配准算法 [J], 熊磊;吴礼洋;杜少毅;毕笃彦;方挺
4.基于颜色不变量和仿射不变性的彩色图像配准 [J], 刘小丹;吴笑嫦;曹耐;孙红岩
5.基于仿射包的图像集人脸识别的鲁棒算法 [J], 宁尚军;刘小华;盖健
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基于消失点的逆透视变换代码

基于消失点的逆透视变换代码

基于消失点的逆透视变换代码
基于消失点的逆透视变换代码实现比较复杂,下面是一些实现思路:
1. 世界坐标轴和摄像机坐标轴:世界坐标为$(X,Y,Z)$,相机坐标为$(Xc,Yc,Zc)$。

世界坐标到相机坐标的公式为$[Xc Yc Zc]=[R\ T][X Y Z]^T$。

2. 坐标轴变换的旋转矩阵:从二维图像入手,假设不存在位移变换,那么$x0$和$y0$将变为$0$。

现在从二维图像变到三维图像上的变换,假设固定一个$(X,Y,Z)$轴,旋转其他两个轴组成的平面。

分别绕$X$轴、$Y$轴、$Z$轴旋转。

3. 相机坐标和平面坐标系:根据上述的关系可以推得矩阵形式。

4. 从平面坐标得到的图像坐标系:数字图像在计算机内为$MXN$数组,每一个元素数值就是图像点的亮度。

在图像上定义直角坐标系$U$,$V$,每一个像素为单位的图像坐标系坐标,需要再建立以物理单位(mm)表示的图像坐标系。

假设每一个像素在$X$轴与$Y$轴方向上的物理尺寸为$dx$、$dy$,则图像任意一个像素在两个坐标系下的坐标有如下关系,其中$(u0,v0)=(x0,y0)$。

5. 消失点:消失点可以认为是空间直线上无穷远处的点投影在图像上所成的像点。

对于空间中某一直线$L$,方向为$(dx,dy,dz)$,给定直线上坐标$(ax,ay,az)$,所以直线上任一点$A$可以表示为。

上述内容仅为消失点的逆透视变换的部分代码实现思路,若你还想了解更多关于代码实现的细节内容,可以继续向我提问。

基于消失线的长方体表面透视变形校正方法

基于消失线的长方体表面透视变形校正方法

关健词 :随机变换 ;透视变形 ;消失线 ;消失点 ;变换矩 阵 ;局部 方差分布
Pe r s p e c t i v e Di s t o r t i o n Co r r e c t i o n M e t h o d 0 f Cu b o i d’ S S u r f a c e
[ Ke y wo r d s l r a d o n t r a n s f o r ma t i o n ; p e r s p e c t i v e d i s t o r t i o n ; v a n i s h i n g l i n e ; v a n i s h i n g p o i n t ; t r a n s f o ma r t i o n ma t r i x ; L o c a l V a r i a n c e
d i s t o r t i o n c o r r e c t i o n i n c u b o i d ’ s s u r f a c e .A v a n i s h i n g l i n e i s d e t e r mi n e d b y t wo p a i r s o f p a r a l l e l l i n e s wh i c h a r e f o u r e d g e s o f
b e o b t a i n e d wh i c h i s s a me a s o r i g i n a l c u b o i d’ s s u r f a c e e x c e p t t h e s i z e . Ex p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h i s me t h o d i s a c c u r a t e l y a n d e f f e c t i v e l y f o r p e r s p e c t i v e d i s t o r t i o n c o re c t i o n i n c u b o i d ’ s s u r f a c e .

一种鲁棒的消失点估计算法

一种鲁棒的消失点估计算法

一种鲁棒的消失点估计算法王锐;杨晓华;孙常存【期刊名称】《科技资讯》【年(卷),期】2016(14)6【摘要】该文提出了一种在复杂的道路环境图片中估计消失点的算法。

通过先验信息分析消失点在图片中的候选区域,去除大量的干扰直线段,再用哈夫变换将候选直线段投影到参数空间,并结合直线段的长度使用加权最小中值二乘法来求解消失点的位置。

实验中使用多种复杂场景的图片测试算法的可靠性,结果表明该文算法相对传统算法具有更高的消失点精度和鲁棒性。

%This paper describes an approach for vanishing point (VP) estimation in the real environment road images. VP predicated region in the image are computed through prior information; which can remove the source of the disturbances of a large number of noise line segments. Then using Hough Transform the candidate line segments in image coordinate are projected into the points in parameter space where VP is estimated by a length of line segments weighted least median square method.During the experiment,many real environment road images were used to test our method. The experimental results reveals that our method is more accuracy and robust than traditional method.【总页数】4页(P116-119)【作者】王锐;杨晓华;孙常存【作者单位】中国人民解放军91439部队辽宁大连 116000;中国人民解放军91439部队辽宁大连 116000;中国人民解放军91439部队辽宁大连 116000【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.一种鲁棒的实时室外光照估计算法 [J], 刘艳丽;杨美燕;邢冠宇;吴志红;彭群生2.一种鲁棒的动力定位系统状态估计算法 [J], 张相宜;杨宣访;王家林3.多径信道下一种鲁棒的符号速率盲估计算法 [J], 李东武;裴昌幸;何先灯;孟云亮4.一种简化鲁棒的传感网络节点三维估计算法 [J], 赵季红;谢志勇;曲桦;王明欣;刘熙5.一种准确鲁棒的宽带信号DOA估计算法 [J], 徐正勤; 伍世虔; 刘清宇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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基于消失点的鲁棒逆透视变换重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名:张代明指导教师:房斌教授专业:计算机应用技术学科门类:工学重庆大学计算机学院二O一五年四月Robust Inverse Perspective Mapping Based on Vanishing PointA Thesis Submitted to Chongqing UniversityIn Partial Fulfillment of the Requirement for theMaster’s Degree of EngineeringByZhang DaimingSupervised by Prof. Fang BinSpecialty:Computer Application TechnologyCollege of Computer Science ofChongqing University, Chongqing, ChinaApril 2015摘要逆透视变换在计算机视觉和道路交通标志检测和识别方面得到了广泛的应用。

逆透视变换是透视变换的逆过程,主要是结合相机的内在和外在参数,将图像从图像坐标系映射到世界坐标系,从而消除透视影响对图像检测和识别任务的干扰和误差。

因此,鲁棒的逆透视变换对于透视影响的消除和获取图像信息的不变量有着非常重要的作用。

本文主要研究了基于消失点的鲁棒逆透视变换及其应用,采用消失点对逆透视变换需要的部分偏转角度参数进行了自动计算,并将逆透视变换应用到导向箭头的检测和识别任务中。

首先,本文介绍了基于消失点的鲁棒逆透视变换的选题背景以及研究意义,总结了现有逆透视变换算法的国内外研究现状以及存在的难点问题。

其次,本文介绍了逆透视变换的基本概念及其数学原理,总结了逆透视变换在道路交通标线检测的广泛应用,并对常见逆透视变换方法进行了分类总结。

从基于点变换的逆透视变换、基于矩阵变换的逆透视变换和基于简化相机模型推导的逆透视变换三个方面介绍了现有逆透视变换的优点和缺点。

其中,本文主要介绍了基于简化相机模型推导的逆透视变换,该类逆透视变换方法计算简单,具有很高的实用价值。

再次,本文提出了一种基于消失点检测的鲁棒逆透视变换方法。

消失点反映了图像的透视结构,可以采用消失点坐标对相机俯仰角和偏航角进行计算,为逆透视变换提供实时偏转角度参数,增强逆透视变换对于上下坡等非常规道路环境的鲁棒性。

同时,改进了一种逆透视变换方法,加上了偏航角矫正,提高了道路平面俯视图的质量。

本文首先检测出消失点坐标,然后根据消失点计算相机俯仰角和偏航角,最后通过逆透视变换得到道路平面的俯视图,消除道路平面的透视形变。

最后,本文将逆透视变换应用到导向箭头的检测和识别当中。

导向箭头作为一种道路交通标线,对车辆的规范行驶有着重要的指示作用。

因此,导向箭头的检测与识别可以为智能交通系统提供重要的导向信息。

本文首先通过逆透视变换消除透视影响从而得到道路平面的俯视图,然后检测出导向箭头候选区域,最后对候选区域采用形状上下文进行形状特征提取,并结合基于蚁群优化的形状匹配算法来识别导向箭头。

关键词:消失点检测,逆透视变换,智能交通,导向箭头检测与识别,形状匹配ABSTRACTInverse perspective mapping (IPM) has been widely used in computer vision and road traffic makings detection and recognition. Inverse perspective mapping is the inverse process of perspective mapping. It maps the image from the image coordinates to the world coordinate by a combination of intrinsic and extrinsic parameters of the camera, and eliminate the perspective effect. Therefore, a robust inverse perspective mapping method plays a very important role in eliminating the perspective influence and obtaining the invariant information of the image. This paper studies the robust inverse perspective mapping methods based on the vanishing point and its application. It calculates the deflection angle of the inverse perspective mapping parameters based on the vanishing point automatically, and then uses the inverse perspective mapping to detect and recognize the arrow road markings.Firstly, this paper concludes the background and significance of robust inverse mapping based on vanishing point, summarizes the research status of existing inverse perspective mapping algorithms and the existing problems.Secondly, this paper introduces the basic concepts and the mathematical principles of inverse perspective mapping. The inverse perspective mapping has widely been used in road traffic markings detection. The common inverse perspective mapping methods were divided into three categories based on the calculation of transformation parameters: the inverse perspective mapping based on the corresponding points, the inverse perspective mapping based on the transformation matrix and the inverse perspective mapping based on simplified camera model. It summarizes the three existing inverse perspective mapping methods and describes their advantages and disadvantages. Among them, this paper mainly describes the inverse perspective mapping based on the simplified camera model, because such an inverse perspective mapping method is simple and with high practical value.Thirdly, this paper presents a robust inverse perspective mapping method based on vanishing point detection. Vanishing point reflects the perspective structure of the image, the coordinates of the vanishing point can be used to calculate the camera pitch angle and yaw angle and provide real-time deflection angle parameters for inverse perspective mapping. It is more robustness to the downhill road and other unconventional road environment. At the same time, this paper improves image quality of an inverseperspective mapping result by the yaw angle correction. The proposed method firstly detected vanishing point, and then calculate the pitch angle and yaw angle according to the vanishing point, and finally get a top view of the road without perspective distortion through the inverse perspective mapping.Finally, the inverse perspective mapping method is used to detection and recognition of the arrow road markings. Arrow road makings is a kind of road traffic markings, which has an important indication function to regulate vehicle travel. Therefore, the detection and recognition of arrow road markings can provide important guide information to intelligent transportation systems. Firstly, it use the inverse perspective mapping method to eliminate the perspective influence of the road plane, and then detect the candidate region of arrow road markings, and then extract the shape feature by using shape contexts, at last the shape matching based on ant colony optimization algorithm is used to recognize the arrow road makings.Keywords:Vanishing Point Detection, Inverse Perspective Mapping, Intelligent Traffic System, Arrow Road Makings Detection and Recognition, ShapeMatching目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)1.1选题背景及研究意义 (1)1.2 研究现状及难点问题 (3)1.2.1 国内外研究现状 (3)1.2.2 研究的难点问题 (5)1.3 本文的主要工作及内容安排 (6)2 逆透视变换 (8)2.1 引言 (8)2.2逆透视变换的基本概念 (8)2.3 逆透视变换的数学模型 (9)2.3.1 智能车坐标系 (9)2.3.2 摄像机数学模型 (10)2.3.3 逆透视变换原理和性质 (13)2.4 逆透视变换应用 (14)2.4.1 道路交通标线检测和识别 (15)2.4.2 障碍物检测 (17)2.4.3 距离检测 (18)2.4.4 交通流检测 (19)2.5 逆透视变换实现 (20)2.5.1 基于矩阵变换的逆透视变换实现 (20)2.5.2 基于对应点变换的逆透视变换实现 (21)2.5.3 基于简化相机模型的逆透视变换实现 (22)2.6 本章小结 (24)3 基于消失点的鲁棒逆透视变换 (26)3.1 引言 (26)3.2 基于消失点的俯仰角和偏航角计算 (27)3.3 逆透视变换 (33)3.4 实验结果与分析 (36)3.5 本章小结 (39)4 基于IPM和形状匹配的导向箭头检测与识别 (40)4.1 引言 (40)4.2 基于逆透视变换的导向箭头检测 (42)4.2.1 基于逆透视变换的候选区域提取 (42)4.2.2 导向箭头检测 (44)4.3 基于形状匹配的导向箭头识别 (45)4.3.1 基于形状上下文的导向箭头形状特征提取 (46)4.3.2 基于蚁群优化的导向箭头形状匹配 (47)4.4 实验结果分析 (50)4.5 本章小结 (54)5 总结与展望 (55)致谢 (57)参考文献 (58)附录 (62)A. 作者在攻读学位期间内发表的论文目录 (62)B. 在攻读硕士学位期间参加的科研项目 (62)1 绪论本章首先介绍了基于消失点的鲁棒逆透视变换的选题背景及其研究意义,接着总结了现有逆透视变换算法的研究现状,并指出逆透视变换的难点问题,最后阐述了本文的主要研究工作和内容安排。

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