Algoritmos de casamento de imagens com filtragem adaptativa de outliers

• Main Author: Jonathan da Silva Ramos
• Other Authors: Agma Juci Machado Traina
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2016
• Subjects: Casamento de imagens; Correspondência entre pontos; Filtragem de outliers; Remoção de ouliers; Feature point matching; Image matching; Outliers filtering; Outliers removal
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-02022017-110428/

O registro de imagens tem um papel importante em várias aplicações, tais como reconstrução de objetos 3D, reconhecimento de padrões, imagens microscópicas, entre outras. Este registro é composto por três passos principais: (1) seleção de pontos de interesse; (2) extração de características dos pontos de interesse; (3) correspondência entre os pontos de interesse de uma imagem para a outra. Para os passos 1 e 2, algoritmos como SIFT e SURF têm apresentado resultados satisfatórios. Entretanto, para o passo 3 ocorre a presença de outliers, ou seja, pontos de interesse que foram incorretamente correspondidos. Uma única correspondência incorreta leva a um resultado final indesejável. Os algoritmos para remoção de outliers (consenso) possuem um alto custo computacional, que cresce à medida que a quantidade de outliers aumenta. Com o objetivo de reduzir o tempo de processamento necessário por esses algoritmos, o algoritmo FOMP(do inglês, Filtering out Outliers from Matched Points), foi proposto e desenvolvido neste trabalho para realizar a filtragem de outliers no conjunto de pontos inicialmente correspondidos. O método FOMP considera cada conjunto de pontos como um grafo completo, no qual os pesos são as distâncias entre os pontos. Por meio da soma de diferenças entre os pesos das arestas, o vértice que apresentar maior valor é removido. Para validar o método FOMP, foram realizados experimentos utilizando quatro bases de imagens. Cada base apresenta características intrínsecas: (a) diferenças de rotação zoom da câmera; (b) padrões repetitivos, os quais geram duplicidade nos vetores de características; (c) objetos de formados, tais como plásticos, papéis ou tecido; (d) transformações afins (diferentes pontos de vista). Os experimentos realizados mostraram que o filtro FOMP remove mais de 65% dos outliers, enquanto mantém cerca de 98%dos inliers. A abordagem proposta mantém a precisão dos métodos de consenso, enquanto reduz o tempo de processamento pela metade para os métodos baseados em grafos. === Image matching plays a major role in many applications, such as pattern recognition and microscopic imaging. It encompasses three steps: 1) interest point selection; 2) feature extraction from each point; 3) feature point matching. For steps 1 and 2, traditional interest point detectors/ extractors have worked well. However, for step 3 even a few points incorrectly matched (outliers), might lead to an undesirable result. State-of-the-art consensus algorithms present a high time cost as the number of outlier increases. Aiming at overcoming this problem, we present FOMP, a preprocessing approach, that reduces the number of outliers in the initial set of matched points. FOMP filters out the vertices that present a higher difference among their edges in a complete graph representation of the points. To validate the proposed method, experiments were performed with four image database: (a) variations of rotation or camera zoom; (b) repetitive patterns, which leads to duplicity of features vectors; (c) deformable objects, such as plastics, clothes or papers; (d) affine transformations (different viewpoint). The experimental results showed that FOMP removes more than 65% of the outliers, while keeping over 98% of the inliers. Moreover, the precision of traditional methods is kept, while reducing the processing time of graph based approaches by half.