ORB算法原理解讀【Open CV視頻教程】

1. ORB算法原理

SIFT和SURF算法是受專利保護(hù)的，在使用他們時(shí)我們是要付費(fèi)的，但是ORB(Oriented Fast and Rotated Brief)不需要，它可以用來(lái)對(duì)圖像中的關(guān)鍵點(diǎn)快速創(chuàng)建特征向量，并用這些特征向量來(lái)識(shí)別圖像中的對(duì)象。

2. ORB算法流程

ORB算法結(jié)合了Fast和Brief算法，提出了構(gòu)造金字塔，為Fast特征點(diǎn)添加了方向，從而使得關(guān)鍵點(diǎn)具有了尺度不變性和旋轉(zhuǎn)不變性。具體流程描述如下：

構(gòu)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：

$$\sigma_0$$是初始尺度，默認(rèn)為1.2，原圖在第0層。

第s層圖像的大小：

在不同的尺度上利用Fast算法檢測(cè)特征點(diǎn)，采用Harris角點(diǎn)響應(yīng)函數(shù)，根據(jù)角點(diǎn)的響應(yīng)值排序，選取前N個(gè)特征點(diǎn)，作為本尺度的特征點(diǎn)。

計(jì)算特征點(diǎn)的主方向，計(jì)算以特征點(diǎn)為圓心半徑為r的圓形鄰域內(nèi)的灰度質(zhì)心位置，將從特征點(diǎn)位置到質(zhì)心位置的方向做特征點(diǎn)的主方向。

計(jì)算方法如下:

質(zhì)心位置：

主方向：

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

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