发布时间 : 星期一 文章基于特征匹配的全景图像生成方法研究与实现更新完毕开始阅读
第4章全景图像生成系统实现与测试
噪点以及光强，因此本节主要针对这五个条件进行测试，分析SURF特征点的鲁棒性。
实验一：SURF特征点对抗平移、缩放、旋转能力
本实验选取五组实验进行验证。第一组为当图像产生平移并顺时针旋转27°时SURF特征点变化和匹配情况，实验结果如图4.2所示。
图4.2顺时针旋转27°与原图的匹配
图4.2为图像顺时针旋转27°时与原始图像的匹配程度，其中红圈表示原图中所匹配的点，绿十字表示旋转后匹配的点，黄线代表两幅图像间的匹配对应关系。图中选取了匹配程度最强的200个SURF特征点进行展示。
第二组为当图像进行逆时针旋转30°并按百分之三十的比例进行缩放后的结果，具体成果如图4.3所示。
图4.3逆时针旋转30°并缩放30%匹配结果
本组实验对原图进行了大尺度的缩放，处理后的图片探测出的SURF特征点急剧减少，同时匹配的特征点对数同样急剧减少，具体情况见表4.1。第三组为图像进行翻转后SURF特征点探测情况和匹配情况，具体如图4.4所示。
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图4.4图像翻转时的匹配
本组实验对原图进行了极端测试，利用完全翻转的图像进行匹配，结果表明可探测到的SURF特征点数并未发生大的改变，而且匹配的SURF特征点数值为除参照组外所有小组的最高值。
第四组为对原始图像的2度旋转加上百分之五的放缩，用以模仿实际手持上的图像微小偏转。具体情况如图4.5所示。
图4.5模拟手持拍摄场景时的匹配
第五组为参照对比组，使用原图与原图进行匹配，结果如图4.6所示。
表4.1不同程度平移、放缩、旋转情况下SURF特征点探测与匹配结果
组数 SURF特征点数(个) 匹配对数(对) 图像尺寸 利用率(%) 第一组 1123 326 450×800 29.02 第二组 496 116 528×612 23.38 第三组 918 706 450×800 76.90 第四组 838 503 454×774 60.02 第五组 924 924 450×800 100.00
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图4.6原图与原图的匹配结果
观察图4.6发现，正确的匹配结果相互之间的线条呈现非常有序的状态。对比图4.2至图4.5，可明显发现，当图像发生平移、缩放、旋转变换时，SURF特征点的匹配开始出现错误匹配，但大多数特征点能够正确匹配。表4.1前三组数据表明，当图像发生较大的平移、缩放、旋转变换时，图像所探测到的SURT特征点会发生较大的变化，同时所匹配的特征点对数数急剧下降。第四组数据表明，当图像发生微小的旋转，平移、缩放变换时，同样会对SURF特征点数目和特征点匹配对数产生一定的影响，但根据SURF特征点为64维的向量，理论上讲100组正确的匹配对数足以进行对图像的配准工作，因此对于微小变化所产生的SURF特征点及匹配对数的影响认为是在正常值以内。
此次实验表明SURF特征点足以对抗由手持设备所带来的图像平移、旋转、缩放的影响。
实验二：SURF特征点抗噪点、光强能力
本实验总共分为五组。第一组将原图像的光强增加百分之五十，第二组将原图像的光强减少百分之五十，第三组对图像添加50分贝的噪声，第四组对图像添加100分贝的噪声，第五组对图像添加百分之三十的光强和30分贝的噪声，第六组将图像的光强减少百分之三十同时添加30分贝的噪声。最终的特征点探测结果及匹配结果如表4.2所示。
表4.2不同光强、噪声情况下SURF特征点探测与匹配结果
组数 SURF特征点数(个) 匹配对数(对) 利用率(%) 第一组 1294 600 46.36 第二组 216 181 83.79 第三组 1024 614 59.96 第四组 1716 253 14.74 第五组 1326 606 45.70 第六组 498 303 60.84 第七组 924 924 100.00 测试图像为图4.1(a) ,大小为450×800。
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前两组实验虽然SURF特征点的个数随着光照强度的呈现正相关线性变化，但是利用率却呈现出负相关性变化，光照强度的减弱能够过滤掉很多的不稳定SURF特征点而留下标示性强点，由此可知适当的降低图像的光强可以加速对SURF特征点的选取过程为整个算法提速，但此方法不适用于本身探测出的SURF特征点较少的情况。
第三组与第四组表明随着噪声的不断增加，探测出的SURF特征点同样表现出正相关关系，但是利用率的持续降低表明增加的特征点为无效特征点，而在特征点个数不断增高的同时，匹配对数的急剧降低则表明，随着噪声的不断增加SURF特征点的探测准确性在逐渐下降。
第五组与第六组在30分贝的噪声环境下，光强的影响依然不变并且适当的减弱光强依然对SURF特征点起到过滤的作用。
总体来说，图像光强的适当改变与噪声的微弱增加不会大幅度影响SURF特征点的探测。因此SURF特征点足以对抗手持设备拍摄所带来的光强与噪声影响。
实验三：综合影响
本组实验主要用于模拟实际场景，将图像进行微小的刚体变换和仿射变换在加上微弱的光强、噪声差异后来进行图像的匹配工作。同时设置不同的图像以检测此算法的普适性。
第一组图像为图4.1(a)，大小450×800，加上二度逆时针旋转，百分之二十光强，二十分贝噪声用以考察综合影响。匹配程度如图4.7所示。SURF特征点匹配结果如表4.3所示。
图4.7微小变化平移、缩放、旋转、光强、噪声下SURF的匹配
结果显示对于微小综合变化后的图像，SURF特征点在探测几乎没有收到任何影响，在匹配过程中依然能够找到足够多的SURF特征点进行配对，这表明对于微小的综合变
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