小惑星画像の対応点決定を目的としたSIFTとAKAZEの性能比較
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[[太田研 公開用Wiki]]
*小惑星画像の対応点決定を目的としたSIFTとAKAZEの性能比較 ...
#contents
*はじめに [#b0775548]
2014年に打ち上げられ、今現在宇宙空間を飛んでいるはやぶ...
質を持ち帰ることである。C型の小惑星は、構成物質に有機物や...
球誕生の謎や、海の水の起源や生命の原材料となった有機物の...
できる。これを小惑星で行う理由は、地球は大気や重力の影響...
えてしまっているからである。~
さて、ミッションである小惑星の物質を持ち帰る方法は、小...
し、衝突装置の衝撃で撒きあがった物質(砂礫など)を採取する...
こで、タッチダウンに関して重要なことは、出来るだけフラッ...
ダウンしなければならないということだ。タッチダウンするた...
単位の精度で場所がわかっていないといけない。そこで、小惑...
う。はやぶさ2は1年半、小惑星の上空に滞在し、その間に小惑...
する。その小惑星の画像を用いて、画像処理で形状復元に必要...
具体的な方法としては、小惑星の同じ部分を異なる位置から撮...
像間において、1枚目の画像のある凹凸と同じものが2枚目の画...
を対応づける。これによって、カメラからのその凹凸の位置や...
れを多くの画像間に対して行うことで形状復元ができる。~
その対応付けを自動で行うアルゴリズム(検出器、記述子)は...
BRISK、ORB、KAZE、AKAZEなど、多くある。実際にこれらの性能...
たデータはあるが、それはあくまでも地球上で撮影されたもの...
て、小惑星画像を用いて AKAZE を除く多くのアルゴリズムの性...
ところ、SIFTが最も優れているという結果であった。しかしSIF...
から使用が容易ではないため、SIFTに代わるものとしてAKAZEが...
を検証したのが本研究である。~
*SIFTとAKAZE [#d3916ec2]
本研究の実験結果などの考察の理解の補助となるようなSIFTとA...
**SIFT [#gedf6e13]
David Lowe氏が1999年に提案したもので、多くの検出器、記述...
SIFTはオブジェクトのスケール変化、回転、照明変化にロバ...
**AKAZE [#f18cdb8f]
2013年に提案された比較的新しい検出器、記述子であり、SIFT...
特徴点の検出方法の流れを次に説明する。SIFTと対象的に進...
AKAZEはオブジェクトのスケール変化、回転、照明変化、Blur...
~
本研究では、OpenCVに組み込まれたSIFTとAKAZEを使用して実...
*評価方法 [#o4e7a48c]
SIFTとAKAZEで特徴点を検出し、画像間で特徴点を対応付けるこ...
**特徴点検出性能 [#fd0749c4]
-特徴点数~
小惑星の形状復元には、当然であるが一定数の特徴点数が必...
SIFTとAKAZEそれぞれに1枚の入力画像を与え、それぞれが検...
-特徴点の均一性~
[1]より、特徴点がほとんど検出されない領域では形状復元が...
入力画像を40×40の計1600個のサブ領域(bin)に分けることを...
~
--手法１~
確率変数のエントロピーを使った手法である。あるbinにある...
--手法２~
[1]、[5]、[6]、を参考にした、[1]と同様の手法である。こ...
*実験と結果 [#z8c4dc40]
実験にはJAXAから頂いた小惑星の模型画像を使用した。5°刻...
SIFT、AKAZE共にアルゴリズムを動かす前のパラメータの設定...
**特徴点検出性能 [#ge911a7e]
計5枚の小惑星模型画像について、~~
- 特徴点数
- 特徴点の均一性
- SIFTとAKAZEで一致する特徴点数~
~
以上の項目を調べた。5枚の画像は、お互いに離れた角度の画像...
パラメータの設定に関しては、SIFT、AKAZE共にデフォルトパ...
この3つの図から見ても、SIFTが検出した特徴点数のほうがAK...
CENTER:#ref(SIFTKeyPoint.png,center,100%)
CENTER:&size(14){図1:0°の画像に対してSIFTで特徴点を検出し...
&br;
CENTER:#ref(AKAZEKeyPoint.png,center)
CENTER:&size(14){図2:0°の画像に対してAKAZEで特徴点を検出...
&br;
CENTER:#ref(MATCHKeyPoint.png,center)
CENTER:&size(14){図3:図1と図2から、SIFTとAKAZEで一致する...
&br;
CENTER:#ref(experiment.png,center,30%)
CENTER:&size(14){表1:特徴点性能比較の結果};~
&br;
まず、表1の緑色の部分を見ると、すべての画像に対してSIFTが...
以上のことから、特徴点性能比較実験においては、AKAZEがSI...
**マッチング精度 [#re9ff0d9]
3つの小惑星模型画像群について、~
- 正しいマッチング数
- SIFTとAKAZEで一致する正しいマッチング数~
~
以上の項目を調べた。こちらも、3つの画像群はお互いに離れた...
パラメータの設定に関しては、正しいマッチングデータを作...
このことによる性能比較の位置付けであるが、[1]ではすべて...
~
ここで、小惑星模型画像0°と5°で100個のマッチングをSIFT行...
続いてマッチング精度とSIFTとAKAZEで一致する正しいマッチ...
マッチング精度の見方としては、図12を例として見ると、全...
結果は、3つの画像群すべてにおいてAKAZEのマッチング結果...
CENTER:#ref(sift000_005_100.png,center)
CENTER:&size(14){図4:小惑星模型画像0°と5°で100個のマッチ...
&br;
CENTER:#ref(exper2_1.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図5:小惑星模型画像0°と5°の実験結果};~
&br;
CENTER:#ref(exper2_2.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図6:小惑星模型画像135°と140°の実験結果};~
&br;
CENTER:#ref(exper2_3.png,center,50%)
CENTER:&size(14){図7:小惑星模型画像265°と270°の実験結果};~
&br;
*まとめ [#b73b01e6]
本論文では、はやぶさ2のタッチダウンのための小惑星の形状復...
特徴点検出数では、すべての実験画像に対してSIFT、AKAZE共...
特徴点の均一性では、概ねSIFTのほうが優れているという結...
マッチング精度の比較では、すべての実験画像に関してSIFT...
以上のことから、小惑星の形状復元にAKAZEも有用であること...
今後の課題としては、目的のためには角度差の大きい画像間...
*参考文献 [#fcaca86b]
[1] Takeishi, N., Tanimoto, A., Yairi, T., Tsuda, Y., Ter...
[2] Alcantarilla, P., Nuevo, J., Bartoli, A.: Fast Explic...
[3] Lowe, D.: Distinctive Image Features from Scale-Invar...
[4] はやぶさ2特設サイト:http://fanfun.jaxa.jp/countdown/h...
[5] 横尾 秀俊,"情報理論の基礎",共立出版,2004~
[6] 武石 直也,uniformity.pdf~
[7] 武石 直也,uniformity.m~
終了行:
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*小惑星画像の対応点決定を目的としたSIFTとAKAZEの性能比較 ...
#contents
*はじめに [#b0775548]
2014年に打ち上げられ、今現在宇宙空間を飛んでいるはやぶ...
質を持ち帰ることである。C型の小惑星は、構成物質に有機物や...
球誕生の謎や、海の水の起源や生命の原材料となった有機物の...
できる。これを小惑星で行う理由は、地球は大気や重力の影響...
えてしまっているからである。~
さて、ミッションである小惑星の物質を持ち帰る方法は、小...
し、衝突装置の衝撃で撒きあがった物質(砂礫など)を採取する...
こで、タッチダウンに関して重要なことは、出来るだけフラッ...
ダウンしなければならないということだ。タッチダウンするた...
単位の精度で場所がわかっていないといけない。そこで、小惑...
う。はやぶさ2は1年半、小惑星の上空に滞在し、その間に小惑...
する。その小惑星の画像を用いて、画像処理で形状復元に必要...
具体的な方法としては、小惑星の同じ部分を異なる位置から撮...
像間において、1枚目の画像のある凹凸と同じものが2枚目の画...
を対応づける。これによって、カメラからのその凹凸の位置や...
れを多くの画像間に対して行うことで形状復元ができる。~
その対応付けを自動で行うアルゴリズム(検出器、記述子)は...
BRISK、ORB、KAZE、AKAZEなど、多くある。実際にこれらの性能...
たデータはあるが、それはあくまでも地球上で撮影されたもの...
て、小惑星画像を用いて AKAZE を除く多くのアルゴリズムの性...
ところ、SIFTが最も優れているという結果であった。しかしSIF...
から使用が容易ではないため、SIFTに代わるものとしてAKAZEが...
を検証したのが本研究である。~
*SIFTとAKAZE [#d3916ec2]
本研究の実験結果などの考察の理解の補助となるようなSIFTとA...
**SIFT [#gedf6e13]
David Lowe氏が1999年に提案したもので、多くの検出器、記述...
SIFTはオブジェクトのスケール変化、回転、照明変化にロバ...
**AKAZE [#f18cdb8f]
2013年に提案された比較的新しい検出器、記述子であり、SIFT...
特徴点の検出方法の流れを次に説明する。SIFTと対象的に進...
AKAZEはオブジェクトのスケール変化、回転、照明変化、Blur...
~
本研究では、OpenCVに組み込まれたSIFTとAKAZEを使用して実...
*評価方法 [#o4e7a48c]
SIFTとAKAZEで特徴点を検出し、画像間で特徴点を対応付けるこ...
**特徴点検出性能 [#fd0749c4]
-特徴点数~
小惑星の形状復元には、当然であるが一定数の特徴点数が必...
SIFTとAKAZEそれぞれに1枚の入力画像を与え、それぞれが検...
-特徴点の均一性~
[1]より、特徴点がほとんど検出されない領域では形状復元が...
入力画像を40×40の計1600個のサブ領域(bin)に分けることを...
~
--手法１~
確率変数のエントロピーを使った手法である。あるbinにある...
--手法２~
[1]、[5]、[6]、を参考にした、[1]と同様の手法である。こ...
*実験と結果 [#z8c4dc40]
実験にはJAXAから頂いた小惑星の模型画像を使用した。5°刻...
SIFT、AKAZE共にアルゴリズムを動かす前のパラメータの設定...
**特徴点検出性能 [#ge911a7e]
計5枚の小惑星模型画像について、~~
- 特徴点数
- 特徴点の均一性
- SIFTとAKAZEで一致する特徴点数~
~
以上の項目を調べた。5枚の画像は、お互いに離れた角度の画像...
パラメータの設定に関しては、SIFT、AKAZE共にデフォルトパ...
この3つの図から見ても、SIFTが検出した特徴点数のほうがAK...
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CENTER:&size(14){図1:0°の画像に対してSIFTで特徴点を検出し...
&br;
CENTER:#ref(AKAZEKeyPoint.png,center)
CENTER:&size(14){図2:0°の画像に対してAKAZEで特徴点を検出...
&br;
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CENTER:&size(14){図3:図1と図2から、SIFTとAKAZEで一致する...
&br;
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&br;
まず、表1の緑色の部分を見ると、すべての画像に対してSIFTが...
以上のことから、特徴点性能比較実験においては、AKAZEがSI...
**マッチング精度 [#re9ff0d9]
3つの小惑星模型画像群について、~
- 正しいマッチング数
- SIFTとAKAZEで一致する正しいマッチング数~
~
以上の項目を調べた。こちらも、3つの画像群はお互いに離れた...
パラメータの設定に関しては、正しいマッチングデータを作...
このことによる性能比較の位置付けであるが、[1]ではすべて...
~
ここで、小惑星模型画像0°と5°で100個のマッチングをSIFT行...
続いてマッチング精度とSIFTとAKAZEで一致する正しいマッチ...
マッチング精度の見方としては、図12を例として見ると、全...
結果は、3つの画像群すべてにおいてAKAZEのマッチング結果...
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CENTER:&size(14){図4:小惑星模型画像0°と5°で100個のマッチ...
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*まとめ [#b73b01e6]
本論文では、はやぶさ2のタッチダウンのための小惑星の形状復...
特徴点検出数では、すべての実験画像に対してSIFT、AKAZE共...
特徴点の均一性では、概ねSIFTのほうが優れているという結...
マッチング精度の比較では、すべての実験画像に関してSIFT...
以上のことから、小惑星の形状復元にAKAZEも有用であること...
今後の課題としては、目的のためには角度差の大きい画像間...
*参考文献 [#fcaca86b]
[1] Takeishi, N., Tanimoto, A., Yairi, T., Tsuda, Y., Ter...
[2] Alcantarilla, P., Nuevo, J., Bartoli, A.: Fast Explic...
[3] Lowe, D.: Distinctive Image Features from Scale-Invar...
[4] はやぶさ2特設サイト:http://fanfun.jaxa.jp/countdown/h...
[5] 横尾 秀俊,"情報理論の基礎",共立出版,2004~
[6] 武石 直也,uniformity.pdf~
[7] 武石 直也,uniformity.m~
ページ名:
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