基于预检测的ransac

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基于改进RANSAC算法的图像拼接技术

基于改进RANSAC算法的图像拼接技术

法效率下降. 以上 分析 可 知 , 高 R N A 提 A S C算 法效 率 , 可从 减少 抽样 次数 和减 少模 型 数据检 验 时 间方 面 来考虑 .
2 M
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R N A A S C算 法
在 R NA A S C算法 中 , 原 始 数 据 集 随机 反 复 抽 取 M 组 抽 样 , 到 满 足 评选 条 件 的模 型 从 直
第2 第2期 9卷
21 0 6月 1年
海 南 大 学 学 报 自 然 科 学 版
NATURAL S ENCE J CI OURNAL OF HAI NAN UNI VERS TY I
Vo . 9 No 2 12 .
Jn 2 l u . 0l
文章编号 : 0 1 4—12 ( 0 1 0 0 7 0 0 7 9 2 1 )2— 12— 6
s , S }设定 m个递增的数据错误率, …, , 根据式( ) 3 计算出不同错误率下每个集合的最大抽样次数
Se 从 第 i 集合 中随机抽 取 ( 从 1 始 , tp3 个 i 开 即从 { , 开 始抽 样 ) 匹 配点 , 据 每组 的抽 样 数 .} s 4对 根 据, 计算 模 型参数 , 合抽样 数记 为 , 合 每迭代 一 次 加 1 当集合 抽样 数 大于 第 个集合 的最 大 集 集 , 抽 样次 数 时, i:i +1转下 个集 合 中开始 抽样 , 果 M M 则转 到 Se . 如 ≤ t 4 p Se 计算 模 型参数 在第 i tp4 个集合 中的 内点 比例 和 内点 的 欧式 距 离 和 , 定集 合 的 内点 比例 阈值 设 为 日 , 合 的欧式 距离 和 阈值为 , 。集 如果 内点 比例 大于 。并且 内点 的欧 式距 离和 小 于 , , 则转 到 Se t 5, p

基于RANSAC算法的稳健点云平面拟合方法

基于RANSAC算法的稳健点云平面拟合方法

基于RANSAC算法的稳健点云平面拟合方法杨军建吴良才【摘要】[摘要]针对氛云平面拟合中存在粗差及异常值等问题,对结合特征值法的随机抽样一致性(random sample consensus,RANSAC)平面拟合算法进行了改进。

该方法以RANSAC算法为基础,结合特征值法,利用氛到平面模型距离的标准偏差来自动选取阈值t,通过阈值t检测并剔除异常数据氛,达到获得理想平面拟合参数的目的。

用改进的算法和传统的特征值法分别对氛云数据进行处理,结果表明,改进的算法适用于存在误差和异常值的氛云数据拟合,能稳定地获得较好的平面参数估值,具有较强的鲁棒性。

【期刊名称】北京测绘【年(卷),期】2016(000)002【总页数】4【关键词】[关键词]氛云数据随机抽样一致性(RANSAC)特征值法平面拟合标准偏差1 引言与传统测量方法相比,三维激光扫描技术获取点云具有快速性、高效性和高精度特性,在测绘领域中扮演着越来越重要的角色。

三维激光扫描能快速获取反映目标物实时、动态变化、真实形态特性的信息,是获取空间数据的有效技术手段。

对点云数据进行拟合就是根据扫描点集中的点云匹配出特定的曲面模型,求取出最佳模型参数,使点云子集合与模型参数之间达到高度吻合的目的。

三维点云数据集合中包含大量的平面特征,这些平面特征可以被用于匹配计算中配准点云、目标建模中简化数据等,因此,三维点云精确的平面拟合具有非常重要的意义[1-2]。

由于仪器本身或外部因素等原因,三维激光扫描得到的点云数据存在各种误差。

文献[3-7]主要介绍了提取点云平面特征的方法,如最小二乘法、特征值法,可根据某种给定的目标方程,求出最佳模型参数。

但这些方法都不能剔除异常值,特别是存在较大较多的异常值时拟合平面不稳定,算法不具有稳健性。

针对含有较大误差或异常值的点云数据,一般采用结合特征值法的随机抽样一致性(random sample consensus,RANSAC)算法拟合点云平面,在异常值存在的情况下可以得到比较理想的拟合效果,但是该方法对阈值t的选取比较敏感,本文对此算法进行了改进,通过自动选取阈值t来检测并剔除异常值,得到最佳参数估值。

机器视觉技术中一种基于反对称矩阵及RANSAC算法的摄像机自标定方法

机器视觉技术中一种基于反对称矩阵及RANSAC算法的摄像机自标定方法

机器视觉技术中一种基于反对称矩阵及RANSAC算法的摄像机自标定方法王赟【摘要】This paper describes a self-calibration method . After establishing fundamental matrix by using matched feature points , six constraints equations was founded from the fundamental matrix based on the character of the skew-symmetric matrix . . Then the intrinsic and ex-trinsic parameters can be determined through the relation of the set of constraints . Ransac method was adopted to exclude the singular points from detected feature points , therefore improve the accuracy of feature matching and camera calibration . Experimental results for real video showed that this method can effectively acquire the intrinsic and extrin-sic parameters , and it can be applied into computer vision field .%介绍了一种摄像机自标定方法,该方法通过匹配的特征点建立标准矩阵后,利用反对称矩阵的性质,将标准矩阵表达式分解成6 个约束方程,通过其约束关系得到摄像机内外参数.同时采用了 RANSAC 算法从检测到的特征点中排除奇异的特征点,对数据集进行筛选,以此提高匹配点的准确度和标定的精度.实验表明该方法能根据真实视频获得摄像机内外参数,能够较好的应用于机器视觉领域.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】3页(P92-94)【关键词】摄像机自标定;基本矩阵;反对称矩阵【作者】王赟【作者单位】新乡学院机电工程学院,新乡 453003【正文语种】中文机器视觉技术中一种基于反对称矩阵及RANSAC算法的摄像机自标定方法王赟(新乡学院机电工程学院,新乡453003)摘要:介绍了一种摄像机自标定方法,该方法通过匹配的特征点建立标准矩阵后,利用反对称矩阵的性质,将标准矩阵表达式分解成6个约束方程,通过其约束关系得到摄像机内外参数。

图像的拼接----RANSAC算法

图像的拼接----RANSAC算法

图像的拼接----RANSAC算法⼀、全景拼接的原理1.RANSAC算法介绍RANSAC算法的基本假设是样本中包含正确数据(inliers,可以被模型描述的数据),也包含异常数据(outliers,偏离正常范围很远、⽆法适应数学模型的数据),即数据集中含有噪声。

这些异常数据可能是由于错误的测量、错误的假设、错误的计算等产⽣的。

同时RANSAC也假设,给定⼀组正确的数据,存在可以计算出符合这些数据的模型参数的⽅法。

2.使⽤RANSAC算法来求解单应性矩阵在进⾏图像拼接时,我们⾸先要解决的是找到图像之间的匹配的对应点。

通常我们采⽤SIFT算法来实现特征点的⾃动匹配,SIFT算法的具体内容参照我的上⼀篇博客。

SIFT是具有很强稳健性的描述⼦,⽐起图像块相关的Harris⾓点,它能产⽣更少的错误的匹配,但仍然还是存在错误的对应点。

所以需要⽤RANSAC算法,对SIFT算法产⽣的128维特征描述符进⾏剔除误匹配点。

由直线的知识点可知,两点可以确定⼀条直线,所以可以随机的在数据点集中选择两点,从⽽确定⼀条直线。

然后通过设置给定的阈值,计算在直线两旁的符合阈值范围的点,统计点的个数inliers。

inliers最多的点集所在的直线,就是我们要选取的最佳直线。

RANSAC算法就是在⼀原理的基础上,进⾏的改进,从⽽根据阈值,剔除错误的匹配点。

⾸先,从已求得的匹配点对中抽取⼏对匹配点,计算变换矩阵。

然后对所有匹配点,计算映射误差。

接着根据误差阈值,确定inliers。

最后针对最⼤inliers集合,重新计算单应矩阵H。

3.基本思想描述:①考虑⼀个最⼩抽样集的势为n的模型(n为初始化模型参数所需的最⼩样本数)和⼀个样本集P,集合P的样本数#(P)>n,从P中随机抽取包含n 个样本的P的⼦集S初始化模型M;②余集SC=P\S中与模型M的误差⼩于某⼀设定阈值t的样本集以及S构成S*。

S*认为是内点集,它们构成S的⼀致集(Consensus Set);③若#(S*)≥N,认为得到正确的模型参数,并利⽤集S*(内点inliers)采⽤最⼩⼆乘等⽅法重新计算新的模型M*;重新随机抽取新的S,重复以上过程。

python opencv ransac特征匹配算法

python opencv ransac特征匹配算法

RANSAC (RANdom SAmple Consensus) 是一种健壮的参数估计方法,通常用于处理包含大量异常值的数据。

在特征匹配中,RANSAC 可以用于找到两个图像之间的最佳变换,即使存在错误的匹配。

在 OpenCV 中,可以使用 cv2.findHomography 函数结合 RANSAC 算法来找到两个图像之间的单应性矩阵。

以下是一个使用 Python 和 OpenCV 进行特征匹配并使用 RANSAC 算法筛选匹配点的简单示例:pythonimport cv2import numpy as np# 读取两张要对齐的图片,并将其转换为灰度图img1 = cv2.imread('image1.jpg', 0)img2 = cv2.imread('image2.jpg', 0)# 使用 ORB (Oriented FAST and Rotated BRIEF) 描述符来检测关键点并计算描述符orb = cv2.ORB_create()kp1, des1 = orb.detectAndCompute(img1, None)kp2, des2 = orb.detectAndCompute(img2, None)# 使用 Brute-Force Matcher 进行匹配bf = cv2.BFMatcher(cv2.NORM_HAMMING, crossCheck=True)matches = bf.match(des1, des2)# 按照距离进行排序(距离越小,匹配越好)matches = sorted(matches, key = lambda x:x.distance)# 使用 RANSAC 算法找到单应性矩阵 H# 在这里,我们只使用好的匹配点(例如前 10%)numGoodMatches = int(len(matches) * 0.1)matches = matches[:numGoodMatches]src_pts = np.float32([ kp1[m.queryIdx].pt for m in matches ]).reshape(-1,1,2) dst_pts = np.float32([ kp2[m.trainIdx].pt for m in matches ]).reshape(-1,1,2)H, mask = cv2.findHomography(src_pts, dst_pts, cv2.RANSAC, 5.0)# 使用单应性矩阵 H 对图像进行透视变换height, width = img1.shapealigned_img = cv2.warpPerspective(img1, H, (width, height))# 显示结果cv2.imshow('Aligned Image', aligned_img)cv2.waitKey(0)cv2.destroyAllWindows()在这个示例中,我们首先使用 ORB 描述符检测关键点和计算描述符,然后使用 Brute-Force Matcher 进行匹配。

matlab ransac拟合圆柱算法原理

matlab ransac拟合圆柱算法原理

一、介绍MATLAB RANSAC算法MATLAB RANSAC算法是一种用于拟合圆柱的算法,它基于随机抽样一致性(RANSAC)原理,通过在数据中随机选择一些点进行拟合,然后验证拟合模型的准确性,最终找到最优的圆柱拟合模型。

二、RANSAC算法原理1. 数据采样RANSAC算法首先随机选择数据中的一定数量的点(最小拟合点数),然后根据这些点来拟合圆柱模型。

2. 模型拟合在数据采样的基础上,RANSAC算法利用最小二乘法等数学方法来拟合圆柱模型,得到一个初步的拟合结果。

3. 内点和外点的判定RANSAC算法通过设定一个阈值,来判断哪些点是符合拟合模型的内点,哪些点是不符合拟合模型的外点。

4. 模型评估RANSAC算法对拟合的模型进行评估,计算内点的比例,用于估计拟合模型的准确性。

5. 更新和迭代RANSAC算法在一定的迭代次数内寻找最优的拟合模型,通过更新内点和外点的数量来找到最优的拟合结果。

三、MATLAB RANSAC拟合圆柱的具体步骤1. 数据准备需要准备圆柱点云数据,可以是从3D扫描仪获取的点云数据,也可以是通过其他途径获取的点云数据,确保数据质量较高。

2. 参数设置在MATLAB中,需要设置RANSAC算法的参数,包括最小拟合点数、迭代次数、内点和外点的阈值等参数。

3. RANSAC算法实现使用MATLAB内置的RANSAC算法函数,传入点云数据和参数,实现圆柱拟合。

4. 模型评估获取拟合结果后,需要对拟合模型进行评估,计算内点的比例,判断拟合结果的准确性。

5. 结果展示将拟合结果在MATLAB中进行可视化展示,可以绘制圆柱拟合的结果图和误差分布图,以便进行进一步分析和验证。

四、MATLAB RANSAC拟合圆柱的应用领域1. 工业制造MATLAB RANSAC算法可以用于工业制造中的零件检测和质量控制,通过拟合圆柱模型对零件的表面进行检测和分析。

2. 地质勘探在地质勘探领域,MATLAB RANSAC算法可以用于分析地质中的圆柱形结构,如岩心、矿石等,对地质结构进行建模和分析。

一种新的消失点检测算法

一种新的消失点检测算法
陈付幸;王润生
【期刊名称】《电子与信息学报》
【年(卷),期】2006(028)008
【摘要】该文在随机抽样一致性算法基础上,提出了一个基于预检验的随机抽样一致性Preview model Parameters Evaluation RANSAC(PERANSAC)消失点估计算法:该算法在原始RANSAC算法消失点检验前,加入一个预检验步骤,在保证计算结果精度不变的前提下,过滤掉大量偏差较大的消失点,减少了检验的计算量,大大提高了算法的整体效率.大量的实验结果表明,该算法的计算精度与RANSAC算法精度保持一致,计算速度远高于RANSAC算法.
【总页数】5页(P1458-1462)
【作者】陈付幸;王润生
【作者单位】国防科学技术大学ATR国家重点实验室,长沙,410073;国防科学技术大学ATR国家重点实验室,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.一种三维场景的消失点检测算法 [J], 梅雪;夏良正;李久贤;袁晓辉
2.一种基于二消失点的摄像机自标定新算法 [J], 胡钊政;谈正
3.一种基于消失点的直道车道线检测算法 [J], 方睿
4.一种新的疲劳驾驶检测算法—NMEAR [J], 冯向荣;马玉琨;李琳芳;安金梁;张志霞
5.一种新的疲劳驾驶检测算法—NMEAR [J], 冯向荣;马玉琨;李琳芳;安金梁;张志霞
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基于RANSAC三维点云的平面提取算法


Abstract:Aimingatthelongacquisitiontimeoftheplanarin3Dlaserscanningpointcloudandthelowaccuracyof planeextraction,analgorithm forautomaticandrapidrecognitionofthepointcloudplanefeaturesbasedonRandom SampleConsensus(RANSAC)isproposedinthispaperByimprovingtheRANSACmethod,amethodbasedonitera tionandsamplepointsjudgmentoptimizationisproposed,whichcanquicklyandaccuratelyidentifyandextractplanar featuresofobjectExperimentalresultsshowthatthealgorithm canfindtheplanaroftheobjecteffectivelyandaccu rately Keywords:3D;pointcloud;RANSAC;planarfeature
第 49卷 第 6期 激 光 与 红 外 2019年 6月 LASER & INFRARED
Vol.49,No.6 June,2019
文章编号:10015078(2019)06078005
·图像与信号处理·
基于 RANSAC三维点云的平面提取算法
Aplanarextractionalgorithm basedonRANSAC3Dpointcloud
SUYunlong,PINGXueliang,LINan
(JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAdvancedFoodManufacturingEquipmentandTechnology, SchoolofMechanicalEngineering,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)

ransac算法拟合圆

ransac算法拟合圆(最新版)目录1.RANSAC 算法简介2.圆的参数方程3.RANSAC 算法在拟合圆上的应用4.算法的优点与局限性正文1.RANSAC 算法简介RANSAC(Random Sample Consensus)算法是一种基于随机抽样的迭代算法,旨在从一组包含噪声的数据中估计某个数学模型的参数。

该算法的主要思想是通过随机抽样和投票的方式来达成共识,从而找到最优解。

RANSAC 算法广泛应用于计算机视觉、机器人学等领域。

2.圆的参数方程圆是平面上所有到一个固定点的距离相等的点的集合。

设圆的圆心为(x0, y0),半径为 r,则圆的参数方程为:x = x0 + r * cos(t)y = y0 + r * sin(t)其中,t 为参数,范围在 [0, 2π] 之间。

3.RANSAC 算法在拟合圆上的应用在实际应用中,由于测量误差等因素,我们往往无法直接得到圆的精确参数,而需要通过拟合方法来估计。

RANSAC 算法正是一种有效的拟合圆的方法。

假设我们有一组圆上的点 P1, P2,..., Pn,我们希望通过这组点来拟合一个圆。

首先,我们需要对数据进行预处理,剔除异常值和明显不在圆上的点。

然后,我们随机选择两个点,计算它们连线与圆的交点,得到一个新的点。

重复这个过程,直到得到足够多的点。

这些点构成的圆就是拟合的结果。

接下来,我们用 RANSAC 算法来优化这个拟合结果。

具体来说,我们用以下步骤来实施算法:(1) 从原始点集中随机选择一个点作为圆心候选点。

(2) 以该点为中心,计算所有点到圆心的距离,将距离小于等于半径阈值的点加入到新的点集中。

(3) 重复步骤 (2),直到新的点集不再变化,或者达到最大迭代次数。

(4) 计算新的点集的圆心和半径,得到最终的拟合结果。

4.算法的优点与局限性RANSAC 算法在拟合圆等曲线形状时表现出较好的效果,具有较强的鲁棒性。

但是,该算法也存在一定的局限性:(1) 对于某些特殊情况,如点集呈环状分布,算法可能无法得到正确的结果。

基于RANSAC的特征点匹配算法

基于RANSAC的特征点匹配算法马丽丽;曹春梅;陈金广;王星辉【摘要】Considering the order of feature points on the characteristic dimension,error matching points were reduced using sor-ting and matching method to reduce the error matching rate.RANSAC was appliedto SIFT and the initial matching points were obtained.The matching points were sorted according to the abscissa and ordinate respectively to remove the inconsistent points. The centroids of the two images were computed respectively and the distance between matching points and centroid was sorted to remove the inconsistent points.The rest of the matching points were taken as the final correct matching points.Experimental re-sults show that under conditions of scale changing,noise interference,image rotation and shear transformation,the correct matching rate of the improved algorithm is enhanced to some extent.%考虑到特征点在特征维度上的有序性,通过排序配对的方法减少错误匹配点,降低错误匹配率。

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Conclusions • Benefits of RANSAC randomization of hypothesis verification studied. • A statistical preverification test was proposed. • The increased performance experimentally verified. 1 2 3 4 5 6 7 8 Remaining problems The parameter d is fixed at 1, not optimal Estimating ε, δ and consequently d during the sampling process 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
data points sample size model parameters cost function
Example II: Line detection by RANSAC
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Example II: Line detection by RANSAC
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• Randomly select two points
d
1 2 3 4 5 6
+ (1 − ε )
m
1 − δd δ N+ 1−δ
d

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
where δ is the probability that data point is consistent with a ”random” model α=ε β = δd Optimal d∗ satisfying
x∈U
ρ(pk , x)
(4) if C ∗ < Ck then C ∗ := Ck , p∗ := pk
Example I: Epipolar geometry estimation by RANSAC
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U : a set of correspondences, i.e. pairs of 2D points m=7 f : seven-point algorithm - gives 1 to 3 independent solutions ρ : thresholded Sampson’s error
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For each hypothesised model, all the data points are verified The more data points the longer
Randomized RANSAC Algorithm k := 0 Repeat until P{better solution exists} < η k := k + 1 I. Hypothesis (1) select randomly set Sk ⊂ U , |Sk | = m (2) compute parameters pk = f (Sk ) II. Preverification (3) perform test based on d N data points 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
∂J(Td,d ) ∂d ∗ d
=0
ln ε(tM + 1) d = ln /ln δ N (ln δ − ln ε) Randomized RANSAC is faster than the standard one, if J(T0,0) > J(T1,1) N > (tM 1−ε + 1) ε−δ
RANSAC
V´clav Hlav´ˇ a ac Czech Technical University, Faculty of Electrical Engineering Department of Cybernetics, Center for Machine Perception 121 35 Praha 2, Karlovo n´m. 13, Czech Republic a hlavac@fel.cvut.cz, http://cmp.felk.cvut.cz
Epipolar Geometry Estimation: Short Baseline Experiment 676 correspondences, approx. 60% of inliers tentative corr. by Harris operator and cross-correlation Leuven castle dataset 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 d 0 1 samples 480 960 models 1146 2301 tests 766875 83953 inliers 343 342 time 2.6 1.4 21 22 23 24 25
average R-RANSAC time: J= 1 εm α ¯ ¯ tM + PI (α N + (1 − α) tα) + PO (β N + (1 − β) tβ ) Standard RANSAC: α = 1, β=1 =⇒ 1 J = m (tM + N ) ε
Choosing the Preverification Test : The Td,d Test Td,d definition: test passed if all d randomly selected data points from U \ S are consistent with the model parameters p The time spent on the R-RANSAC with Td,d 1 J(Td,d) = m d tM + εm ε ε 1 − εd ε N+ 1−ε
RANSAC Algorithm
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k := 0 Repeat until P{better solution exists} < η (a function of C ∗ and no. of steps k) k := k + 1 I. Hypothesis (1) select randomly set Sk ⊂ U , |Sk | = m (2) compute parameters pk = f (Sk ) II. Verification (3) compute cost Ck = end
Example II: Line detection by RANSAC
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Randomly select two points • The hypothesised model is the line passing through the two
Example II: Line detection by RANSAC
x∈U
1 2 3 4 5 6 7 8
(4) continue verification only if the test is passed III. Verification (5) compute cost Ck = ρ(pk , x)
19 20 21 22 23 24 25
(6) if C ∗ < Ck then C ∗ := Ck , p∗ := pk end
Epipolar Geometry Estimation: Wide Baseline Experiment 413 correspondences, less than 40% of inliers tentative corr. by WBS algorithm [Matas, Chum, Urban, Pajdla ’01] bookshelf dataset 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 d 0 1 samples 3094 6366 models 7582 15583 tests 3078184 178217 inliers 161 164 time 12.9 8.7 21 22 23 24 25
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LECTURE PLAN Courtesy: O. Chum, J. Matas 1. 2. 3.
The RANSAC Algorithm [Fischler, Bolles ’81]
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In:
U = {xi} f (S) : S → p ρ(p, x) p∗
Out:
set of data points, |U | = N function f computes model parameters p given a sample S from U the cost function for a single data point x p∗, parameters of the model maximizing the cost function
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Randomly select two points The hypothesised model is the line passing through the two
Example II: Line detection by RANSAC
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Randomly select two points The hypothesised model is the line passing through the two
Example II: Line detection by RANSAC
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RANSAC Time Complexity
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