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ORB算法原理解讀【Open CV視頻教程】

更新時間:2021年07月30日15時42分 來源:傳智教育 瀏覽次數:

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1. ORB算法原理

SIFT和SURF算法是受專利保護的,在使用他們時我們是要付費的,但是ORB(Oriented Fast and Rotated Brief)不需要,它可以用來對圖像中的關鍵點快速創建特征向量,并用這些特征向量來識別圖像中的對象。


2. ORB算法流程

ORB算法結合了Fast和Brief算法,提出了構造金字塔,為Fast特征點添加了方向,從而使得關鍵點具有了尺度不變性和旋轉不變性。具體流程描述如下:

構造尺度金字塔,金字塔共有n層,與SIFT不同的是,每一層僅有一幅圖像。第s層的尺度為:

ORB算法01

$$\sigma_0$$是初始尺度,默認為1.2,原圖在第0層。

ORB算法02

第s層圖像的大小:

ORB算法03

在不同的尺度上利用Fast算法檢測特征點,采用Harris角點響應函數,根據角點的響應值排序,選取前N個特征點,作為本尺度的特征點。

計算特征點的主方向,計算以特征點為圓心半徑為r的圓形鄰域內的灰度質心位置,將從特征點位置到質心位置的方向做特征點的主方向。

計算方法如下:

ORB算法04

質心位置:

ORB算法05

主方向:
ORB算法06

為了解決旋轉不變性,將特征點的鄰域旋轉到主方向上利用Brief算法構建特征描述符,至此就得到了ORB的特征描述向量。

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