CN113596401A - 一种基于orb相似度判断的图像去相似传输及还原方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法，包括步骤1：ORB算法检测相似度，检测两张图像的相似度；步骤2：图像去相似传输及编码，剔除两张图像中相似部分，得出差异图，并输出一段表示两图片像素大小关系的编码；步骤3：图像还原，根据差异图、编码及图像二，还原出图像一。本发明基于ORB相似度判断结果确定传输图像内容，大大减少了传输量，有效地提高传输速率及减少信道资源的占用,且步骤简单，图像处理效果好，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法。
背景技术
随着信息技术的不断发展，信息的传输量越来越大，信道拥堵的情况时有发生，高峰期时信道占用率较高，有时会出现通信延时的情况。在安全监测方面，时常采用摄像机对检测对象实施监控，并通过通信网将实时图像传输。由于监控对象状态具有相对稳定性，其状态发生变化的情况较少，长时间实时传输将占用大量信道资源。因此，开展图像相似度检测及去相似传输具有重要意义。
ORB(OrientedFastandRotatedBrief)是一种快速特征点提取和描述的算法，使用FAST算法查找图像中的特征点，使用BRIEF算法为特征点构建二元描述子，通过计算描述子之间的距离来进行特征点的相似度比较。一般使用汉明距离。ORB算法进行相似度比较具有缩放不变性和旋转不变性，能有效克服因为旋转及缩放引起的相似度误判。
现有的图像去相似传输及还原主要存在以下两个问题：
一是没有经过相似度判断，只是单纯的进行去相似并传输；
二是可能误把旋转、缩放效果判断为不相似，从而把两张相同的图像进行去相似传输，浪费信道资源。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法。
为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法，包括以下步骤：
步骤1：ORB算法检测相似度，检测两张图像的相似度；
步骤2：图像去相似传输及编码，剔除两张图像中相似部分，得出差异图，并输出一段表示两图片像素大小关系的编码；
步骤3：图像还原，根据差异图、编码及图像二，还原出图像一。
进一步的，步骤1中所述ORB算法检测相似度，具体包括：
计算两张图像的特征点的描述子之间的汉明距离，返回两个最佳匹配点，汉明距离越短，表明检测点相似度越高；
当两个最佳匹配点中最近邻匹配点的汉明距离小于次近邻匹配点汉明的距离的0.75倍时，认为该检测点为相同点；
计算相同点占检测点的比例，所得结果即为两张图像的相似度；
分析多次实验结果，选定相似度阈值为0.95，若相似度大于该阈值，则认为两张图像相同，仅传输图像二；若相似度小于该阈值，则认为两张图片不相同，进行图像去相似传输及编码步骤，传输差异图像、编码与图像二。
进一步的，步骤2中所述图像去相似传输及编码，具体包括：
使用计算机软件将图像一及图像二进行逐像素减法处理，并将结果取绝对值；
在所有减法处理过程中当图像一的像素小于图像二的像素时，标记为1；
当图像一的像素大于图像二的像素时，标记为0；
通过像素相减取绝对值处理即可剔除两张图像的相似部分，结果即为两张图像的差异图，并获取到一段表示两图片像素大小关系的编码。
进一步的，步骤3中所述图像还原，具体包括：
使用计算机软件将差异图图像像素和图像二图像像素进行加法与减法处理；
若编码为0，将图像二图像对应位置像素和差异图图像对应位置像素进行加法处理；
若编码为1，将图像二图像对应位置像素和差异图图像对应位置像素进行减法处理；
经过减法与加法处理即可还原图像一。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1、本发明提供的一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法在将两张图像进行去相似传输之前，先对图像进行特征点提取，计算特征点的描述子及描述子之间的汉明距离，判断两张图像的相似度，使用ORB算法进行相似度判断，能有效的克服因为图像旋转或缩放引起的相似度误判，减少图像的传输，避免信道不必要的占用。对于相似度超过阈值的两张图像只传输其中的图像二，对于相似度未超过阈值的两张图像，进行图像去相似传输及编码，在传输过程中只传输差异图、图像二及图像大小关系编码，接收端能够通过差异图、图像二和编码恢复出图像一，相对于传输两张相似图片，其差异图所占内存很小，表明两张图片之间的关系的编码所占内存亦很小，故只传输差异图、编码及图二能够有效的减少信息的传输量，进一步提高信息的传输速率。
2、本发明基于ORB相似度判断结果确定传输图像内容，大大减少了传输量，有效地提高传输速率及减少信道资源的占用,且步骤简单，图像处理效果好，实用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1为本发明提供的一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法的流程示意图；
图2为本实施例中特征点匹配图；
图3为本实施例中的图像一；
图4为本实施例中的图像二；
图5为本实施例的差异图；
图6为本实施例中的图像一恢复图；
图7为本实施例中相似度大于阈值的待传输图像一；
图8为本实施例中图7经过旋转90度得到的图像二。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
大量信息的快速传输一直是现代通信工程的研究重点，当今社会，信息量爆炸式增长，想将大量信息快速无误的传输，在传输源头上减少传输的信息量无疑是一个解决方法。ORB算法使用FAST算法确定图像中的特征点，使用BRIEF算法计算特征点的描述子，并计算描述子之间的距离，从而判断特征点是否匹配。且具有缩放不变性和旋转不变性，在安全监控系统中，常采用摄像机对设备进行监控，以便对设备进行更好的掌控，ORB算法对摄像机每隔一段时间采集的两张照片进行相似度判断，当相似度超过阈值时，即认为两张图像为同一张图像，即摄像机监控的设备状态未发生变化，即可只传输其中一张图像。当摄像机因为外力发生轻微旋转或伸缩变化，采集到的图像也会发生轻微的旋转和缩放，ORB算法不会将这两张图误判为“不相似”，在一定程度上克服了一些外界因素对图像造成的误传输影响，减少了不必要的信道占用。
在安全监控系统中，常采用摄像机对设备的状态进行监控，但由于设备状态具有相对稳定性，出现故障的几率较小，长时间实时传输设备的状态图像会占用大量通信资源，为了减少图像传输与存储的数据量，如图1所示，本实施例公开了一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法，对设备监控摄像机获取的前后两张图像进行相似度判断，前者令为图像一，后者令为图像二，对相似度超过阈值的两张图像，认为它们为同一张图像，则只传输其中的图像二，对相似度未超过阈值的两张图像进行去相似传输并在接收端还原图像一。该方法包括以下步骤：
步骤1：ORB算法检测相似度，检测两张图像的相似度；
进一步的，步骤1中所述ORB算法检测相似度，具体包括：计算两张图像的特征点的描述子之间的汉明距离，返回两个最佳匹配点，汉明距离越短，表明检测点相似度越高；当两个最佳匹配点中最近邻匹配点的汉明距离小于次近邻匹配点汉明的距离的0.75倍时，认为该检测点为相同点；计算相同点占检测点的比例，所得结果即为两张图像的相似度；分析多次实验结果，选定相似度阈值为0.95，若相似度大于该阈值，则认为两张图像相同，仅传输图像二；若相似度小于该阈值，则认为两张图片不相同，进行图像去相似传输及编码步骤，传输差异图像、编码与图像二。
步骤2：图像去相似传输及编码，剔除两张图像中相似部分，得出差异图，并输出一段表示两图片像素大小关系的编码；
进一步的，步骤2中所述图像去相似传输及编码，具体包括：使用计算机软件将图像一及图像二进行逐像素减法处理，并将结果取绝对值；在所有减法处理过程中当图像一的像素小于图像二的像素时，标记为1；当图像一的像素大于图像二的像素时，标记为0；通过像素相减取绝对值处理即可剔除两张图像的相似部分，结果即为两张图像的差异图，并获取到一段表示两图片像素大小关系的编码。
步骤3：图像还原，根据差异图、编码及图像二，还原出图像一。
进一步的，步骤3中所述图像还原，具体包括：使用计算机软件将差异图图像像素和图像二图像像素进行加法与减法处理；若编码为0，将图像二图像对应位置像素和差异图图像对应位置像素进行加法处理；若编码为1，将图像二图像对应位置像素和差异图图像对应位置像素进行减法处理；经过减法与加法处理即可还原图像一。
实施例：
步骤S1：采集摄像机每隔5s收集的图像，时间在前的图像令为图像一，时间在后的图像令为图像二；
步骤S2：使用ORB算法对图像一、图像二进行相似度判断；
步骤S3：若相似度超过阈值，认为两张图像是同一张图像，则只传输图像二，否则进行步骤S4；
步骤S4：若相似度未超过阈值，认为两张图像不是同一张图像，则进行图像去相似传输及编码处理，得出差异图及编码，只传输差异图、编码及图像二；
步骤S4具体为：将图像一中的像素与图像二中像素进行逐像素相减处理，并将结果取绝对值，得出差异图。在所有减法处理过程中当图像一的像素小于图像二的像素时，标记为1，当图像一的像素大于图像二的像素时，标记为0。
步骤S5：根据差异图、编码及图像二恢复出原始的图像一，完成图像复原。
步骤S5具体为：依据步骤S4中得出的编码，使用计算机软件将差异图图像像素和图像二图像像素进行加法与减法处理。其中，若编码为0，将图像二图像对应位置像素和差异图图像对应位置像素进行加法处理，若编码为1，将图像二图像对应位置像素和差异图图像对应位置像素进行减法处理。进行完以上步骤，即可恢复出原图像一。
在本实施例中，图3、图4即为所需传输的图像，图3为图像一，图4为图像二，图2即为特征点匹配图，本实施例得出图3、图4两张图像的相似度为0.91，没有超过阈值，则进行图像去相似传输及编码处理，得出差异图及图像像素大小关系编码，且只传输图像二、差异图及编码，图像二及差异图。如图4、图5所示，依据图像大小关系编码，将图4、图5经过步骤S5处理后恢复得出图像一，恢复图如图6所示。经过计算，本实施例中只传输差异图、编码及图像二能减少约百分之五十的数据量，能够很好的在信息传输源头上减少信息的传输量，并且经过步骤S5处理后能够很好的恢复图像一。若传输图如图7、图8所示，图7为图像一，图8为图像二，两张图像为旋转90度前后图像，经过ORB算法进行相似度计算，相似度计算结果为0.968，超过阈值，即可以认为两张图像是相同图像，进行传输时只传输图像二即可。经过以上处理，能够很好的减少信息传输量，信息的准确性也得到了保证。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：ORB算法检测相似度，检测两张图像的相似度；
步骤2：图像去相似传输及编码，剔除两张图像中相似部分，得出差异图，并输出一段表示两图片像素大小关系的编码；
步骤3：图像还原，根据差异图、编码及图像二，还原出图像一。
2.根据权利要求1所述的一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法，其特征在于，步骤1中所述ORB算法检测相似度，具体包括：
计算两张图像的特征点的描述子之间的汉明距离，返回两个最佳匹配点，汉明距离越短，表明检测点相似度越高；
当两个最佳匹配点中最近邻匹配点的汉明距离小于次近邻匹配点汉明的距离的0.75倍时，认为该检测点为相同点；
计算相同点占检测点的比例，所得结果即为两张图像的相似度；
分析多次实验结果，选定相似度阈值为0.95，若相似度大于该阈值，则认为两张图像相同，仅传输图像二；若相似度小于该阈值，则认为两张图片不相同，进行图像去相似传输及编码步骤，传输差异图像、编码与图像二。
3.根据权利要求1所述的一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法，其特征在于，步骤2中所述图像去相似传输及编码，具体包括：
使用计算机软件将图像一及图像二进行逐像素减法处理，并将结果取绝对值；
在所有减法处理过程中当图像一的像素小于图像二的像素时，标记为1；
当图像一的像素大于图像二的像素时，标记为0；
通过像素相减取绝对值处理即可剔除两张图像的相似部分，结果即为两张图像的差异图，并获取到一段表示两图片像素大小关系的编码。
4.根据权利要求1所述的一种基于ORB相似度判断的图像去相似传输及还原方法，其特征在于，步骤3中所述图像还原，具体包括：
使用计算机软件将差异图图像像素和图像二图像像素进行加法与减法处理；
若编码为0，将图像二图像对应位置像素和差异图图像对应位置像素进行加法处理；
若编码为1，将图像二图像对应位置像素和差异图图像对应位置像素进行减法处理；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211102 |