最近ORB+RANSAC记录

    ORB是一种特征提取算法,由于其快速性可以满足系统的实时性要求,得到了广泛使用。其提取算法已经集成在了opencv中,但是会出现特征点分布不均的问题,为此也有人做了改进。

    其匹配算法也有很多,最简单时暴力匹配,1中的特征点的描述子挨个和2中进行比较,取距离最小的认为是匹配的特征点,但是1,2中的特征点并不是相同的,2中可能没有1中提取的特征点,所以会出现很多误匹配,为解决该问题,出现了FLANN、RANSAC等算法,FLANN其实是最近邻库,具体还需研究,RANSAC是一种基于模型的剔除算法吧。

一个简单的例子就是从一组观测数据中找出合适的二维直线。假设观测数据中包含局内点和局外点,其中局内点近似的被直线所通过,而局外点远离直线。简单的最小二乘法不能找到适应于局内点的直线,原因是最小二乘法尽量去适应包括局外点在内的所有点。相反,RANSAC能得出一个仅仅利用局内点计算出模型,并且概率还足够高。但是,RANSAC并不能保证结果一定正确,为了保证算法有足够高的合理概率,我们必须小心的选择算法的参数。

算法概述

RANSAC算法的输入是一组观测数据,一个可以解释或者适应于观测数据的参数化模型,一些可信的参数。
RANSAC通过反复选择数据中的一组随机子集来达成目标。被选取的子集被假设为局内点,并用下述方法进行验证:

  1. 有一个模型适应于假设的局内点,即所有的未知参数都能从假设的局内点计算得出;
  2. 用1中得到的模型去测试所有的其他数据,如果某个点适应于估计的模型,认为它也是局内点。
  3. 如果有足够多的点被归类于假设的局内点,那么估计的模型就足够合理;
  4. 然后,用所有假设的局内点去重新估计模型,因为它仅仅被初始的假设局内点估计过;
  5. 最后,通过估计局内点与模型的错误率来评估模型。

这个过程被重复执行固定的次数,每次产生的模型要么因为局内点太少而被舍弃,要么因为比现在的模型更好而被选用。

 RANSAC的优劣

RANSAC的优点:是能鲁棒的估计模型参数。例如,它能从包含大量局外点的数据集中估计出高精度的参数。
RANSAC的缺点:计算参数的迭代次数没有上限,如果设置迭代次数的上限,得到的结果可能不是最优的结果,甚至可能得到错误的结果。RANSAC只有一定的概率得到可信的模型,概率与迭代次数成正比。另一个缺点是它要求设置跟问题相关的阈值。而且RANSAC只能从特定的数据集中估计出一个模型,如果存在两个(或多个)模型,RANSAC不能找到别的模型。
总之,在一组包含局内点的数据集中,采用不断迭代的方法寻找参数模型。

摘抄自https://fangget.github.io/2016/09/08/cv-ransac-epnp/

 

<think>好的,我现在要解释什么是RANSAC。首先,RANSAC的全称是Random Sample Consensus,中文翻译是随机抽样一致算法。这个算法主要用于处理数据中存在大量异常值的情况,比如在计算机视觉中的图像配准或者三维重建中,经常会有很多噪声数据,这时候RANSAC就派上用场了。 我需要先回忆一下RANSAC的基本思想。记得它是通过反复随机抽取样本子集来估计模型参数,然后根据这些参数将数据分为内点和外点。内点是符合模型的数据,外点则是异常值。然后选择内点最多的模型作为最佳模型,对吧?不过具体步骤可能还需要详细梳理。 接下来,应该分步骤说明RANSAC的工作流程。首先,随机选择最小数量的样本点来拟合模型。比如,如果是直线拟合,可能需要两个点。然后,用这些点计算出一个模型,比如直线的斜率和截距。接下来,用这个模型去测试其他数据点,计算每个点到模型的距离,如果距离小于设定的阈值,就认为是内点。统计内点的数量。这个过程重复多次,每次都会得到一个内点的数量,最后选择内点最多的那个模型作为最终结果。同时,可能需要根据内点的比例调整迭代次数,以提高效率。 不过,我需要确认这些步骤是否正确。比如,是否每次迭代都是随机选取样本,然后计算模型,再评估内点数量。是的,这样多次迭代后选择最优的模型。另外,迭代次数的确定可能涉及到概率,比如希望至少有一次抽样全为内点的概率足够高,这时候可以用公式来计算所需的迭代次数。 然后,我应该举一个例子来说明,比如直线拟合。假设有一组二维数据点,其中大部分分布在某条直线附近,但有一些离群点。使用RANSAC的话,每次随机选两个点确定一条直线,然后计算其他点距离这条直线的距离,统计在阈值内的点数量。重复多次后,找到内点最多的那条直线,作为最终的模型。这样即使有很多离群点,也能准确找到正确的直线。 另外,需要提到RANSAC的优缺点。优点是鲁棒性强,能有效处理大量异常值;缺点可能是计算量较大,尤其是当内点比例较低时,需要更多的迭代次数,影响效率。此外,阈值的设置对结果影响较大,需要根据具体问题调整。 可能还需要比较一下其他方法,比如最小二乘法。最小二乘法对所有数据点进行拟合,容易受到异常值的影响,而RANSAC通过排除异常值,得到更稳健的模型。这应该是一个重要的对比点。 最后,总结一下RANSAC的应用场景,比如计算机视觉中的特征匹配、三维点云处理、图像拼接等,这些领域常常需要从噪声数据中估计出准确的模型参数,RANSAC在这些情况下表现出色。 现在,我需要检查是否有遗漏的步骤或错误的理解。比如,确定内点数量后,是否需要重新用所有内点重新拟合模型?是的,通常在确定最佳内点集合后,会用所有内点重新拟合一次模型,以提高准确性。这一点可能之前没提到,需要补充。 另外,迭代次数的计算公式是否正确?公式通常是k = log(1 - p) / log(1 - w^n),其中p是期望的成功概率,w是内点比例,n是每次抽样所需的样本数。这部分可能需要解释清楚,但如果是面向一般读者,可能不需要太深入数学细节,但应该简要说明原理。 总结来说,RANSAC通过随机抽样和一致性检验来排除异常值,找到最优模型。这个过程需要多次迭代,并根据内点比例调整次数,最终得到可靠的结果。</think>RANSAC(**随机抽样一致算法**)是一种用于处理含大量异常值数据的鲁棒性估计算法,广泛应用于计算机视觉、图像处理等领域。其核心思想是通过**随机采样**和**一致性验证**筛选出最优模型参数,有效抵抗噪声和离群点的干扰。 --- ### **核心步骤** 1. **随机采样** 从数据集中随机抽取**最小样本集**(如拟合直线需2个点,平面需3个点),用这些点生成一个候选模型。 2. **模型验证** 用候选模型测试所有数据点,根据预设**阈值**判断每个点是否为**内点**(符合模型的数据)。例如,计算点到直线的距离,若距离小于阈值则标记为内点。 3. **迭代优化** 重复上述过程多次,记录**内点数量最多**的模型。最终模型由所有内点重新拟合得到,以提高精度。 4. **终止条件** 根据内点比例动态调整迭代次数,公式为: $$ k = \frac{\log(1 - p)}{\log(1 - w^n)} $$ 其中,$p$为期望成功率(如99%),$w$为内点比例估计值,$n$为最小样本数。 --- ### **示例:直线拟合** 假设一组二维数据中大部分点沿某条直线分布,但存在离群点: 1. 随机选2个点,确定一条直线。 2. 计算其他点到直线的距离,统计距离小于阈值的内点数量。 3. 重复多次后,选择内点最多的直线作为初始模型。 4. 用所有内点重新拟合最终直线。 --- ### **优缺点** - **优点**:对异常值鲁棒,适用于高噪声场景。 - **缺点**: - 计算成本高(尤其内点比例低时需更多迭代)。 - 阈值需人工设定,影响结果。 --- ### **对比最小二乘法** - **最小二乘法**:直接拟合所有数据,易受异常值干扰。 - **RANSAC**:排除异常值,仅用内点拟合,结果更稳健。 --- ### **应用场景** - **图像配准**:匹配特征点(如SIFT、ORB)时过滤误匹配。 - **三维重建**:从点云中提取平面、球体等几何形状。 - **自动驾驶**:道路线检测、传感器数据融合。 通过RANSAC,即使数据中存在大量噪声,也能可靠地估计出模型参数。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值