【摘 要】
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图像特征检测和匹配是许多高层计算机视觉任务的重要基础。真实场景目标普遍存在遮挡、非朗伯表面、复杂纹理等因素,受此影响传统图像特征的检测和匹配仍面临较大挑战。与传统成像系统相比,双平面光场成像系统能够同时记录光线的位置和角度,对场景信息的记录更完备。光场数据的多角度信息为高精度特征检测与匹配提供了比传统图像更具优势的数据基础。光场二维对极平面图像(Epipolar plane image,EPI)是
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(编号:61871319);
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图像特征检测和匹配是许多高层计算机视觉任务的重要基础。真实场景目标普遍存在遮挡、非朗伯表面、复杂纹理等因素,受此影响传统图像特征的检测和匹配仍面临较大挑战。与传统成像系统相比,双平面光场成像系统能够同时记录光线的位置和角度,对场景信息的记录更完备。光场数据的多角度信息为高精度特征检测与匹配提供了比传统图像更具优势的数据基础。光场二维对极平面图像(Epipolar plane image,EPI)是四维光场的二维切片,其优势在于既包含光场降维的位置信息和角度信息,又可采用传统图像处理方法对其进行计算。因此,本文提出一种基于EPI角度一致性的光场图像特征提取和匹配方法,相应的研究工作如下:(1)以传统图像局部不变性特征理论为基础,本文分析了双平面光场在空间-角度采样的局部不变性。针对光场数据的高维特性,本文利用光场在EPI空间的角度一致性,提出了光场角度域特征的相关性。(2)根据EPI角度一致性,本文提出了基于EPI线检测的光场图像特征点检测方法。该方法在光场EPI图像上进行线检测,进而将线检测结果从EPI空间投影至光场子孔径图像空间实现光场图像关键点检测。实验结果表明,本文提出的光场特征检测方法具有较高的重复率。(3)在EPI线检测的光场图像特征点检测方法的基础上,提出基于光场EPI角度一致性的特征检测和匹配算法。该方法在光场角-空域进行SURF特征检测,并采用光场对极平面图像的角度一致性作为约束,对候选的特征匹配进行筛选。实验表明所提的方法能够剔除大量遮挡和非朗伯表面因素引起的错误匹配,有效提升光场图像特征匹配精度。(4)为了验证本文所提的光场特征检测及匹配算法,本文构建了不同的光场图像特征匹配数据集。在不同的数据集中,实验结果证明本文所提方法的有效性和准确性。综上所述,本文提出了一种基于EPI角度一致性的光场图像特征检测和匹配方法,构建了不同场景的光场特征匹配数据集。在不同的数据集中,实验结果证明本文所提的光场图像特征检测及匹配方法的有效性。
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