TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol. 15, No. 2, August 201 5, pp. 336 ~  345   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 15i2.812 4        336     Re cei v ed Ap ril 28, 2015; Revi sed  Jul y  3, 2015; Accept ed Jul y  17, 2 015   Image Mosaic Method Based on Gaussian Second- order Difference Featu r e Operator      Yong Chen *, Yu-bin Hao,  Di Zhan   Ke y   Lab orator y of Industrial In ternet  of T h ings& Net w o r k Co ntrol, MOE,    Cho ngq in g Uni v ersit y  of Posts  and T e lecom m unic a tions, C hon gqi ng, Ch in a, 4000 65   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : chen yo ng@c qupt.ed u .cn       A b st r a ct   T o  co mpos e th e w i de v i sua l  a ngl e a nd  hig h  r e sol u tion  i m a g e  fro m  the s e q uenc e of i m ag es w h ic h   have  overl app i ng reg i o n  in th e sa me sce ne  quickly  and c o rrectly, an i m prove d  SIF T  algorit hm w h ic h  is   base d  on D 2 o G  interest poi n t  detector w a s prop osed.  It extracted the i m a ge f eatur e po in ts and ge ner ate d   corresp ond in g  feature d e scr iptors by i m pr oved SIF T   alg o rith m. T hen,  usin g the ra n d o m  co nsisten cy  (RANSAC) alg o rith p u rifi ed   feature po int match i n g   p a irs  and  calc ul atin g the tra n sfor mati on  matrix  H.   Last, co mp lete  the s e a m l e ss  mos a ic  of i m a ges  by  usin g t he  i m ag e fus i o n  a l gor ith m   of  slipp i n g  i n to  a n d   out. It respecti vely proc ess th e i m ag es w h ic h ha d the fo ur typical tra n sfor mati ons w i th th e traditi ona l SIF T   and the  prop o s ed metho d . T he result in di cated that  the  number of fe ature pa irs is few e r than SIF T   alg o rith an the  mos a ic ti me is s horter,  a nd th en  t he  matchin g  effici en cy is h i g her th an th e l a ter. T h i s   prop osed   met hod r e d u ces  the co mp lexit y  of op er atio n an d i m prov es rea l -ti m of imag mo sai c   simulta neo usly   Ke y w ords :   sequ enc e i m a ge, i m a ge  ma tching, SIF T  algorit hm, first- order d i fferenc e pyra mi d, se cond- order d i fferenc e pyra mi d     Copy right  ©  2015 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  The pe rspe cti v e of a singl e  image o b tai ned by  ima g e  acquisitio n   device i s  limit ed. It  is   need ed to compo s e the  wide visual a ngle and hi g h  resolution i m age from t he se quen ce  o f   image s which have overl appin g  regi o n  in som e  a pplication s  [1]. With the developm ent  of  comp uter  an d image  processing te ch n o logy, image  st itchin g tech nology i s  wi d e ly use d  in  space   exploratio n, remote  sen s in g imag e p r o c essing, m edi cal im age  an alysis an d vid eo  retrieval,  etc.   Image regi stration is the  key techn o log y  of im age m o sai c , the me thod main i n clude s area-ba sed   approa ch a n d  feature-b a sed ap pro a ch. In the area -b ase d  ap pro a ch, there i s  a  classic  algo rith whi c h i s  called re gist ratio n  algo rithm  based o n  a  template. Th e method  of based o n  g r ay  correl ation is prop osed b y  literature [ 2 ], howev e r , due to the  limitations of  time-con su ming   a ffe c t e d ,  an d th e  a l go r i thm’s  pr ac tic a l is   c o ns tr ain ed, this  meth od’s  erro rs i s  larg e. Featu r e- based a ppro a ch i s  mat c h ed by the  cha r acte ri stics  which derive d   from  the pixel values.  Su ch as  SUSAN co rn er dete c tion algorith m  whi c h doe sn’t  n eed gradient  operator, so  the efficiency  of  algorith m  is raise d . And t h is  algo rithm  ha s inte g r al  ch ara c te risti c s which ma ke it  have b een   greatly imp r o v ed in term s of com putin g sp eed  and  noise immu nity. Howeve r, an ex ce ssi ve   numbe of corne r s of thi s  al gorith m  i s  n o t cond u c ive to  co rn er m a tchi ng.  The  metho d  of  Morave co rner  dete c tion  is p r op osed  by literat ure  [3]. This me thod’s  cal c ul ation is  sm all  but  sen s itive to the influen ce  of the noise.  When  Ha rri s  ope rato r is used in filtering and the first  orde r differen c e of gray scale,  the co rn er features  e x tracted by  it are unifo rm  and rea s ona ble.  Although, th e algo rithm  can  dete c t corne r s in a  singl e scal e, the po sition ing a c cura cy  of  detectio n  is  p oor [4]. Acco rding to differe nt scena ri o s ,  Mikolaj c zy k e t c t a ke  a t e st   f o r a v a ri et y  of  the mo st rep r esentative d e scripto r s [5] .  The  SIFT   descri p tor pe rforma nce i s  goo d, but t he  compl e xity of  the algorith m  is high, an d t he cal c ul ation  of the algorithm is large.   To compo s e  the wi de visual an gle a n d  high  re sol u tion imag e from the  seq u ence of  image s whi c h have overl appin g  regi o n  in the  sam e  scene qui ckly and co rre c tly, an improved   SIFT algo rith m which i s  b a se d o n   D2o G  inte re st poi nt dete c tor was  propo sed.  It extracte d t h e   image fe ature point s a n d  gene rate corre s p ondin g  feature de scripto r s by improve d   SIFT  algorith m  [6]. Then, u s ing  the ran dom  con s i s te n c y (RANSAC) al gorithm p u rifi ed feature p o int  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Im age Mosai c  Method Ba sed on Ga ussi an Seco nd -order Diffe ren c e Feature… (Yong Ch en 337 matchin g  pairs and calculat ing the transf o rmatio n matrix  H . The result indicated t hat the numb e of feature p a i rs i s  fewer t han SIFT al gorithm a nd  the mosaic ti me is  sho r te r, and the n  the   matchin g  efficien cy is hig h e r than the lat e r.   And the rest  part of this i s   orga nized a s   fo llows, part  2 introd uces t he pri n ci ple o f  Multi- scale featu r extraction, a n d  in se ction 3  we give  a ve ry clea r elab o r ation of the  algorith m  whi c h   we propo se d .  In part 4, we evaluat ed the e ffect of different algorithm and come to a   con c lu sio n .       2. Multi-scal e Feature Ex trac tion   The fe ature   point i s  a n   area  which i s  diffe rent i n  color an d  gray  level  with the  surro undi ng.  SIFT feature   point i s  to fin d  the  extr em e poi nt in th e  sp atial  scale ,  and  extra c ts its  positio n, scal e and rotatio n  invariant [7].  SIFT feature extraction i s  mainly divide d into three st eps:   (1) Build  scal e-inva riant sp ace;   (2) F eature p o int positio nin g (3) G ene ratin g  feature poi n t  descripto r [8].  SIFT feature  point l o catio n  is sho w n i n  Fig u re  1. I n  DoG  sp ace.Then  take  a furth e descri p tion  o f  the featu r e  point and   form a   1 28-dimen s ion a feature  vecto r . Finally, ta ke   sub s e que nt matchin g  to the feature d e scripto r  and  get the feature s  co rresp ondin g  matching  point pair of the image [9 -1 0].    In three ste p s  of SIFT feature extra c ti on,  there a r e more l a yers of LoG a n d DoG  pyramid s  ne e d  to be con s t r ucte d. And there i s   a nee d to use the l o cal info rmati on of the thre e   layers ima ge  in DoG Pyra mid to l o cate  the featu r e p o ints.  T herefo r e,  featu r e de tection occu pi es   about 80% of  the time of SIFT algorith m  [11]. And sp licin g take too much time, it is difficult to   reali z e real-ti m e perfo rma n ce. Thi s  pa per redu ce d the co mputati onal complex i ty by simplifying   the  pyra mid structu r e and chang ed  the   m e thod of  featu r e p o int p o siti oning. T h u s  p r opo se d SIFT  feature extra c tion algorith m  is based on  D2o G     3 .  The Principle of SIFT Featur e Extr a c tion  w i th  D2oG   3.1. D2oG Fe ature  De tec t ion Opera t or   In this pap er,  to get D2o G  function by ta king a  differe ntial ope ratio n  to DoG fu n c tion s is  sho w n in Equ a tion (1). And  repla c e extre m e point  differential of Do G function wit h  zero-crossi ng  detectio n  of D2o G  functio n . Then dete r mine the  ch aracteri stic  scal e and dete c t feature p o ints.                                                                           (1)     Whe r is  D2 oG fun c tion,   is  Do G fu n c tion,   is spati a l coordinate s is   scale coordin a tes,  is scal e factor a s  Equ a tion (2 ) sh o w n.                                               (2)                                                                (3)    Acco rdi ng to Equation (3), whe r e:                                                                                    (4)    By shows of the derivation  of  Equation (2), (3 ) and  (4) that the ze ro cro ssi ng o f  D2oG   function  is th e zero -p oint  of the first de rivative  of Do G fun c tion,  which  is the l o cal extrem e p o i nts   2 ,, ,, ,, D x y D xy k D xy    , , 2 y x D , , y x D y x , k  2 ,, ,, ,, Dx y k Dx y D x y D kk        2 ,, ,, ,, D D x y D xy k D xy k   0 k    2 ,, 0 0 D Dx y  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 15, No. 2, August 2015 :  336 –  345   338 of DoG  fun c tion. So the  ze ro d e tectio of D2o G  pyra mid can b e  u s ed to  re pla c e local extre m e   point dete c tio n  of DoG pyramid to  achi e v e feature poi nt extraction.     3.2. D2oG Fe ature  De tec t ion Steps   (1) E s tablish D2o G  pyrami First, get the  Gauss ima g e  at different  scal e s by  Gau ss  ke rne l  function for image   convol ution.   Then, get the  DoG pyra mi d by doing su btractio n bet wee n  adja c e n t two layers  within the  same  ord e of Gaussia n  pyramid. Fi nally, get  the first layer of D2og p y ramid by d o ing   subtractio n b e twee n a d ja cent t w o l a yers  with in th e same  ord e of Dog  p y ramid. In t he  establi s hm en t of the first and se co nd o r der G a u ssi an  second -o rde r  are  differen c e pyramid s  for  su ch a s   sho w n in  Figu re  2. There a r e 5 l a yers  of Gau ssi an  pyramid  wh ich h a ve be en   establi s h ed. Get  Ga ussian   differen c e pyramid by  doin g  su btra ction  betwe en a d ja cent two laye rs  of Gaussia n  pyramid. And  finally, get 3  layers  Ga ussian  second -orde r  differe n c e pyra mids  by  doing  subtraction betwe en  adja c ent two l a yers of  4 lay e rs  Gau s sian  difference pyramid.   (2) Dete ction zero-point  of  eac h layer of D2o G  pyrami d.   By setting t he  zero poi nt dete c tion  threshold  T,  dete c ting pi xels which  Gau ssi an  s e c o nd - o r d e r  d i ffe r e n c e  ab s o lu te  va lue c l os e to   z e ro in  ea ch  layer  of D2oG  p y ramid. Pixel s  i s   con s id ere d  a s  feature poi nts when thei r Gau s si an  seco nd-order  differen c e a b s olute valu es are   less than or  equal to T. And then re co rd t he locatio n  and scale  of the point .Throu gh   experim ental  statistics, comprehe nsiv e con s id erati on of both accuracy an d spe ed of the  algorith m , this pap er set the threshold T  =0.00 009 9.  (3) Preci s e p o sitioni ng fea t ure point s.   Mappin g  the feature  point s of D2oG  sp a c e ba ck  to DoG space, that is: the feature p o int locate in  order  i  layer  j  o f  D2oG py ra mid is  corre s pondi ng to the pixe l locate  in o r d e r  1 l a yer  2 of  D2o G  pyrami d which ha s t he  same  pa rameter with  the featu r po int.  So the p r e c ise po sitionin g  of feature p o ints in  DoG  sp ace  can  b e  tran sfo r me d to the  pre c ise  positio ning of  the in DoG p y ramid.   (4) Extract  e dge fe ature   points. th e fe atur e  point s i n  the  edg e a r determine d by the   cha r a c teri stics of th e the  He ssi an m a trix’s Eigen  va lues ,whi ch  are  propo rtio nal to the  m a in  curvatu r e  values of the  G aussia n  diffe ren c e fu nctio n  D. T he  He ssi an m a trix  is a s   sho w n   in   Equation (5).                                                                                             (5)                   Functi on  on  the  dire ction.  Ta ke  derivative on the x and  y direction a nd take  se co nd   derivative o n  wh ere  re sp ectively the  se co n d  de riv a tive of Gau ssi an  differe nce  y  dire ction.                                                         (6)    And,                                           (7)      Then,                                                                    (8)     ,, ii i xy ,, mm m xy  ,, mm m xy yy xy xy xx D D D D H yy xy xx D D D , , 2 2 2 2 ) ( y D x D D D H Tr yy xx  2 2 2 2 2 2 2 ) ( y x D y D x D D D D H Det xy yy xx      k k H Det H Tr 2 2 2 1  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Im age Mosai c  Method Ba sed on Ga ussi an Seco nd -order Diffe ren c e Feature… (Yong Ch en 339 Whe r e  is the  trace of the  H matrix,  is the dete r min a n t of H matri x ,  is the   large r  eig en value,  is the smaller ei gen  value.    k     To dete r min e  wheth e r t he  point is t he e dge p o int by  setting the  si ze of  k . If Eq uation  (8)  is bigg er than  this thre shol d, then this p o int  is extract ed as the e d g e  point. In this pap er,  Matching accuracy will drop be cause the dimension  of feature  descriptor i s  too l o w. And  the time-consuming of matching cal c ulation w ill increase because the dimension i s  too high.  The  origi nal  128-dime nsio nal d e scri pto r  i s  a  comp romise  value.  In the  case  of less  accu racy  and less time-con sumi ng,  the dimensi on of descr ip tor can b e  re duced to increase the of the   spe ed of stitching. After extracting th e featur points by the propo sed m e thod,  128-dime nsio nal   feature descri ptors are  still used  for its expression and subse quent regist rati on operation.      4. Featur e Points Ma tchi ng and Fusi on  4.1. Dete rmining of the T r ansformatio n  Matrix H                                                                          (9)    Whe r  are the co ordinate s  of the refe renc e imag e,  are the  coo r d i nates of the  image   whi c h is to be  spliced.  are para m eters o f  persp ective  matrix.   There are ei g h t indepen de nt linear equ a t ions c an be  obtaine d by four pai rs of  matchin g   points. And t he pe rspe ctive tran sform a tion matr ix fro m  Equation ( 9 )  ca n be d e te rmine d  by  whi c are  o b tained  by e q u a tion. In o r d e r  to  av oid  th e   equ ation ha n o  solutio n  becau se of  the  four p a irs of randomly  sele cted  featu r points  whi c con s titute the  equatio n lo cated in the  sa me   plane, it is necessa ry to take  the m e thod of sol v ing initial value of mod e l transfo rma t ion  para m eters b y  selectin g four pai rs of fe ature poi nts randomly. After the initial model pa ram e ters  are  cal c ulate d , it should  b e  used to che ck  other m a tching poi nt. And then all th e matchi ng p a irs  whi c meet t he m odelin a certai n tole ran c e  can  be  obtain ed. Fi nally, to o b tain pa ram e ters of   the image tra n sformation  model by  usi ng these matche d pair.     4.2. The Extr action o f  Fe ature M a tc hing Points   Usi ng the 12 8-dim e n s iona l feature vect or of  feature descri p tor in  the image. M a tchin g   the SIFT detector  by the Euclide an di stance  sim ila ri ty judgment method a s  shown in Equ a tion   (10 )  [12-13]. And finding  o u t the minimu m dist an ce  a nd the  secon d  small e st di stance  by  Equation (1 0). Then cal c ul ating the ratio .  T he corre s p ondin g  feature points will b e  the   matchin g  p o i n t wh en  R i s  le ss than   a thre sh old  value. The  thre shol d i s   set to  0.75  by  comp ari s o n . Find the n earest neig hbo and next ne a r est n e igh bor by the Best-Bin-First (BB F algorith m                                                             (10)    Whe r e  is the  eigenve c tors  of feature  poi nts in  the  ref e ren c e  imag e .    is the i-th  feature   point ve ctors in ima ge  wh ich i s  to  be  registe r ed.   D i s  the  Eucli d e an di stan ce.  Excluding  fal s matchin g  poi nts by the RANSAC algo rithm [14]  and calculating  the transformation matri x  H.  Steps are as  follows  To cal c ulate  matrix H by selectin g four gr ou ps of mat c hin g  points randomly. And  then to   cal c ulate  the  distan ce   of all the  rem a inin g mat c hin g  p o ints. T he  m a tchin g  p o int s  a r e  inte rior  point of H if the value of  is in  the sco pe  of the erro r th reshold.    H Tr H Det 10 k 1 1 8 5 2 7 4 1 6 3 0 i i i i y x h h h h h h h h h y x i i y x , i i y x , 8 0 h h 8 0 h h mi n D s cn D mi n s cn RD D   128 2 21 1 () ii j D Xj X j 2 i X j  1 i X j i d i d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 15, No. 2, August 2015 :  336 –  345   340 (1)  To recalculate H  by the set of p o in ts  whi c h i n cl ude the l a rg e s t num ber  of interio r   point. To minimize erro rs  by using the  least  squ a re s method. T hen to cal c ul ate the average   error of a ne w set of point s after re movi ng a few “o utside p o ints”.  (2) Repe at the above two step until achieve satisfie d effect. To calcul ate the final homo   grap h H with  the point  set  whi c h h a s th e  smalle st  ave r age  erro r. Th e tran sform relation of Ima ge   and   can b e  expre s sed a s                                                                                       (1 1)    4.3. Image Fusion   To reali z e t he se amle ss Mosai c  wit h  Gra dual f ade out fu si on metho d  [15] after   regi stratio n . The pixel values of the non-ove r la ppin g  area keep  R, G, B  value of their pixels  remai n s the  same in the two ima ges. A nd the pixe l value s  of the overlap p ing a r ea to obtai n R,   G, B value of  the new pixel s  value s  with  t he weig ht value. As sh own  in Equation (12).                                                          (12 )     Whe r e a re  th e fused i m ag e, the  referen c e i m age  a n d  the   ima g e  stitchi n g .    are wei ght value s .  is the pixel coo r din a te.  Assu ming  th at the a b sci s sa  of current  pixel i s , and  the a b sci s sa of left a n d  right  boun dary of the overla p re gion are  , . So are cal c ul ate d  as follo wed:                                                          (13)      5. Results a nd Discu ssi on  The lat form  for experi m ents a r e VS 2010 a nd O pen  CV. The  size of ima ge is 3 40    280.In this p aper,  we cho o se the n u m ber of  imag e  matching  po ints, spli cing  time, matchin g   accuracy an matching efficien cy  as the evaluati on. And the  matchin g  effi cien cy [16 - 1 7 ] is  s h ow n  in  Eq ua tio n  ( 1 4)                                   (14)    Whe r e,         Our expe rim ent cho o ses  four kin d s of  typical  test cha r t for testi ng. Figure 3(a) is the  image of the vertical tran slation. Figu re 3(b)  i s  an  image with a sub s tantial  chang e in the  brightn e ss a nd contrast. Figure  3 ( c)  i s   the   imag e whi c h cam e ra  viewi ng  a n g le cha nge s 40  degree. Figu re 3(d )  is th e image  whi c h i s  rotate d by 45 deg re e an d red u ced by  half. Espe cia lly,  the image s o n  the left of the 4 g r ou ps  are the  refe re nce im age s a nd on th e rig h t of the 4 g r oup are the  stitchi ng imag es.  Choo sing th module - b a se d image  mo saic a nd ima g e mosaic  ba sed   on SIFT feature p o ints  co mpare with t he imag e mo sai c  metho d  based on  ze ro detectio n   we  prop osed.     1 I 2 I 1 2 I H I   y x I d y x I d y x I , , , 2 2 1 1 y x I ,  y x I , 1  y x I , 2 1 d 2 d  y x , i x l x r x 1 d 2 d l r l i l r i r x x x x d d x x x x d 1 2 1 1 , () ()       () M at c h in g a c c urac y M a tc hing ef fic ienc y C o mputat ion t ti m e                   C o nsiste nt fo cu s o n m a t ch poin t pa irs A ll of the m atc h ing p oint pairs Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Im age Mosai c  Method Ba sed on Ga ussi an Seco nd -order Diffe ren c e Feature… (Yong Ch en 341    (a) Ve rtical transl a tion     (b) T he contrast su bsta ntial cha nge d      (c ) 40° p a rall ax     (d) 4 5 ° rot a tion and re du ce d by half  Figure 3. Test chart       5.1. The Experimental Re sults   (1) Mo dule - b a se d image  mosai c   The rend erin g after  stitchi ng of 3 ( a )  whi c is  pr oc es se d  b y  mod u l e- b a s e d ima ge mo sa ic  [18-20] a s  sh own in Fig u re  4.          Figure   4. The  rende rin g  of module -b ase d       The p hen om enon  of di slo c ation  of te mplate-ba s ed  regi stration  method  ca be  see n   form Figu re  4. It means that the imag e can’t fi nd t he be st match positio n well whe n  it is in   rotation.   (2) T he SIFT algorith m        (a) Ve rtical transl a tion   (b) T he contrast  sub s tanti a l cha nge d      (c) 40° p a rall ax  (d) 4 5 °r otatio n and re du ce d by half  Figure 5. SIFT feature de scripto r       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 15, No. 2, August 2015 :  336 –  345   342 We u s e the  SIFT algorith m  to do the feature ex traction of the four photo s  in the Figu re  3. And to  d e t ermine  the   numbe of S I FT featur points in  Fig u re  5(a) a r e  137 and  1 0 71   respe c tively. The num be r of SIFT feature poi nts  in Fi gure  5(b )  a r e  350 an d 246 . The numb e r of  SIFT feature  points in  Figu re 5 ( c) are 69 8 and 8 39.  T he num b er  of SIFT feature  points in  Fig u re   5(d )  are 7 73  and 60 7.   Then we cal c ulate  Figu re 5  feature poi nts  by  kd-tre e algo rithm to obtain  crud e matchi ng  point pai rs:  5 66 pai rs (Fi g ure  6(a )),  12 1 pai rs  (F ig u r e 6 ( b )), 1 0 1  pairs  (Figu r e 6(c)), 23 0p airs   ( F ig ur e  6( d ) ) .         (a) Ve rtical  transl a tion   (b) Cha nge s of  brightn e ss an contrast     (c) 40° p a rall ax  (d) 4 5 ° rot a tion and  redu ce d by half  Figure 6. Fea t ure point s pa irs      To eliminate false mat c hin g  points by RAN SAC algo rithm and cal c ulate the perspective  transfo rmatio n matrix H. To tran sform  the sp licin g  image into the coo r di nat e system of the   referen c e ima ge. And then  get the mosai c  im age by i m age fusi on  as sho w n in  Figure 7.          (a) Ve rtical  transl a tion    (b) Chan ge s of  brightn e ss an contrast      (c) 4 0 ° pa rall ax   (d) 4 5 ° rot a tion and  redu ce d by half  Figure 7. Image of SIFT fusion meth od       The a bove  calcul ation  sh ows that the  numb e of feature  poi n ts in Figu re  5, Figure 6   detectio n  are  large. Ho we ver, we nee d only 4 pai rs of feature  points pair  to calcul ate the   transmissio n  transfo rmati on matrix. It will  lead to long co m putation time and mem o ry  con s um ption.    (3) SIFT alg o r ithm of D2o G  ze ro dete c t i on   We u s e the  SIFT algorith m  of D2oG  zero  dete c tio n  to extract i m age featu r e  points,  image  regi stration an d im age fu sion. T hen o b tain th e crude  match point s after coa r se mat c h:  199 pai rs  (Fig ure 8 ( a)), 15  pairs (Fig ure 8(b )),  18 pai rs (Fig ure 8 ( c)), 18pai rs (Fi gure 8 ( d )       (a) Ve rtical  transl a tion   (b) Cha nge s of  brightn e ss an contrast   (c) 40° p a rall ax  (d) 4 5 ° rot a tion and  redu ce d by half  Figure 8. Fea t ure point s pa irs  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Im age Mosai c  Method Ba sed on Ga ussi an Seco nd -order Diffe ren c e Feature… (Yong Ch en 343 To eliminate  false matchin g  points by RA NSAC algo rithm and cal c ulate the parameter  of coordinate  transfo rmatio n matrix H of stit chin g imag e in Figure 3 by Equation (9).             After the paramete r  of transfo rmatio n  matr ix H, r is determin ed, we ca n get the  transmissio n diagram of Figure 3.           (a) Ve rtical  transl a tion   (b) Cha nge s of  brightn e ss an contrast     (c) 40° p a rall ax  (d) 4 5 ° rot a tion and  redu ce d by half  Figure 9. Tra n smi ssi on dia g ram       To fuse the  transmi ssion  di agra m   sho w n  in Fig u re  9 a nd the  refe re nce  imag sh own  in  Figure 3 by the grad ual fad e  out method,  we ca n get the fuse d ima ge as  sho w n i n  Figure 10.           (a) Ve rtical  transl a tion   (b) Cha nge s of  brightn e ss an contrast     (c) 40° p a rall ax  (d) 4 5 °rotatio n and  redu ce d by half  Figure 10. Th e D2o G  meth od image       To verify the effectiveness  of the proposed  method, this   article will analy s e and  discu ssi on bo th subje c tive and obj ective  evaluation.     5.2. Analy s is  and Discu s s ion  It can be see n  from Figure 10 that the mosai c  effect of the meth od we p r op o s ed i s  a  sup e rio r  mod u le-b ased re gistratio n   m e thod  u s e d   in  Figu re  4. It  better  solve s  the  pro b lem  of  image disl ocation.  The   m odule - ba se d mosai c  meth od   ha s gre a t limitations wh en  de al with the   rotation  scale d  image. So  the method b a se d on feat ure p o ints i s  more p r a c tical. By observ i ng  Figure 7 an 10, we  can fi nd that the di fference  of splicin g effect  betwe en the  method  whi c h is   based o n  the  SIFT algorith m  and the  propo sed m e th od is   not obvi ous. To ve rify the effect of the  prop osed  me thod, we  com pare  the t w method s by  t he follo wing   obje ctive eval uation. Fe atu r - 0 . 99907 0. 000040 132. 001421 0. 000 040 132. 00 1421 -0. 000017 132. 001421 -0. 000017 - 0 . 999 958 H      991628 . 0 000472 . 0 302306 . 1 000472 . 0 302306 . 1 017415 . 0 302306 . 1 017415 . 0 996046 . 0 H 086682 . 1 871204 . 0 183310 . 108 871204 . 0 183310 . 108 858201 . 0 183310 . 108 858201 . 0 051323 . 1 H Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 15, No. 2, August 2015 :  336 –  345   344 points extra c t i on, matchin g  accuracy an d efficien cy  of image stitch ing is the key to real-time  of  spli cing. We use the n u m ber of all the  matching p o i nts pairs (i e coa r se match i ng point s), the   numbe r of consi s tent focus ma tching  points, stitching time,  matchin g  accu ra cy and matching  efficien cy as the evaluatio n  to compa r e the two metho d s.   Table  1 sho w s the  experi m ental calculati on dat a  of  spl i cing. It can  b e  se en from  Table 1   that the numb e r of match p o ints extra c te d by the  prop ose d  method,  stitching time  is signifi cantl y   lowe r than th e data obtai n ed by SIFT algorithm  wh il e matchi ng a c cura cy, efficiency is  high er  than the latter. It proves the feasibility and effe ctiven ess of the propo sed meth od is better t han  SIFT algorith m     Table 1   Stitching Images  Fig3(a)   Fig3(b)   Fig3(c)   Fig3(d)   Evaluation Index  SIFT   Our M e thod   SIFT   Our  M e thod  SIFT   Our  M e thod  SIFT   OurMe t hod   Rough  Matching   566  199  121 15 101  18 230  18  Fine  Matching  536  196  96 12 65  15  199  14  Matching Accuracy  γ /%   93.9%  99.0%   79.4%  93.3%  77.5%   65.4%  85.8%   77.8%   Splicing  Time(t/s)  7.003  3.422   2.057  1.384  4.572   2.431  4.298   2.554       5. Conclusio n   Based  on  st udy of the S I FT feature  matchin g  al g o rithm, the  i m prove d  SIF T  features   stitchin g alg o r ithm ba se on D2oG fe a t ure dete c tio n  ope rato r is prop osed in  this pa per.  The  improve d  alg o rithm im pro v e the spee d  by simp lifyin g  the  stru ctu r e of  pyrami d whi c h  mea n redu ce t he n u mbe r  of lay e rs of Ga ussi an pyra mi d a nd repla c ing  the extremu m  of pixels  of the   three - dime nsi onal pl ane i n   DoG  sp ace with the ze ro  pi xels in a  sin g l e  layer of  a two-dime nsio nal  plane  of D2 o G  sp ace. And  the D2 oG py ramid  still  ret a ins th e DoG  pyramid  effective layer du ri ng   con s tru c tion  whi c h i s  to e n su re the  effectivene ss of  image  stitchi ng. Experime n tal sh ows th at  the propo sed  method  ha a better  effect of stitchin g  to col o r, g r ay scale ima ge.  It improves t he  effectivene ss of stitchin g.  And it  ha s a  better effe ct of stitchin to   image with  t r an slation, small  angle differen c e s  and  small  deformatio n . So it has a ce rtain refe ren c e value.      Ackn o w l e dg ements   Authors  woul d like to  than k the   Chon g q ing  E ducation Committe Sci e n c e of Chin fo sup portin g  the Found ation  of prog ram, No KJ140 043 4 .       Referen ces   [1]    Lin J i nme i , Zhou Fug en, Ji T i ng. Stabilizat ion  alg o rithm  b a sed  on SIFT  feature for  d y n a mic air bor n e   vide o.  Infrared  and L a ster Eng i ne erin g.  2011; 40(12): 2552-2557.                                              [2]    Yang  Z han lo ng . Rese arch  on  i m age  reg i strati on  and  mos a ic  base d  o n  fe atu r e p o int. Sh an xi: Gradu ate   XI DI A N .   [3]    Z hang Y u ji e.  Stud y on t he  Detectin g a n d  Matchi n g  T e chni que  of Loc al Invar i ant F e ature a nd Its   Appl icatio ns. Jiangs u: Gradua te Nanj ing U n iv ersit y  of Sci enc e and T e chno l o g y . 201 0.   [4]    W ang W e i, T ang Yi pi ng, R e ng Ju ali. A  im pr ove d  a l gor ith m  for Harris c o rner  detecti o n Optics and  Precisio n Eng i neer ing.  2 008;  16(1 0 ): 199 5-2 001.   [5]    JIANG DG, Y I  JK.  Comp aris on an d study  of classic  feat ure po int dete c tion al gorith m . Compute r   Scienc e & Service S y st em. Nanji ng,  P.R. Ch ina. 20 12: 23 0 7 -23 09.   [6]    JB R y u, HH P a rk. Log-lo g scal ed Harris c o rn er detector.  Ele c tronics Letters .  2010; 46( 24): 160 2-16 04.   [7]    LOW E  DG.  Distinctive  im age fe atures  from scale-i nv aria nt ke ypo i n t s.  Internation a l Jo urna l o f   Co mp uter Visi on.  200 4; 60(2 0 ): 91-11 0.  [8]    W ang M e i, T u  Da xi on g, Z h o u   Xuc h a o . Mo ving   ob ject  de tection  b y  c o mbin g SIF T  and  differe ntia l   multipl i cati on.  Optics and Pre c ision E ngi ne e r ing.  20 11; 19( 4): 1391- 13 97.   [9]    Z eng Lu an, W ang Yu an qin,  T A N Jiubin. Improve d   alg o rith m for SIFT   feature e x tractio n  and match i ng .   Optics and Pre c ision E ngi ne e r ing.  20 11; 19( 6): 1391- 13 97.   [10]    Liu  Xian gze ng,  T i an Z heng, S h i Z h e n g uan g,  CHEN Z H SH.  SAR ima ge m u lti-scal e  re gist ration  bas ed   on KF ICA-SIF T  features.   Op tics and Precis i on Eng i n eeri n g .  2011; 19( 9): 2186- 219 5.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Im age Mosai c  Method Ba sed on Ga ussi an Seco nd -order Diffe ren c e Feature… (Yong Ch en 345 [1 1 ]     ZH U  ZH W, SH EN  ZH F, LUO JC H .  Pa ra l l e l  re mo te se nsi n g i m ag e reg i stra ti on   b a s ed  on   i m p r o v ed   SIFT  point feature.  Journ a l of  Re mote Se nsi n g . 201 1; 15(5) : 1024-1 0 3 1 [12]    Z hang H, Li ng  J, Lian Y.  F a st mosaic d e t e ction for rea l -time vi de o ba sed on te mp la te matchi ng   strategy . Image Anal y s is an d Sign al Process i ng, In ternati o n a l Co nferenc on IEEE. 2012:  1-4.  [13]    WAN LZH, CHONG-WAH NGO. Flip-Invaria nt SIF T  for copy   and object  detection.  IEEE Transaction  on Image Proc essin g . 201 3; 22(3): 980- 99 1.  [14]    Z HU XF , MA CW , LIU B.  T a rget classi fication us in g SIFT  sequenc e scale i n vari ants.  System s   Engi neer in g an d Electron ics . 201 2; 23(5): 63 3-63 9.  [15]    YANG BLST . Multifocus i m age fusi on   and restrati on  w i th sp a r se repres ent ation.  IEEE  TRANSACTIONSON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT.  201 0; 59(4): 88 4-8 92.   [16]    Liu  Li, Pe ng F u yu an, Z h a o  Ku n. Simpl i fied SI FT  algorithm fo r fast image m a tchin g Infrare d  an d L a s e r   Engi neer in g.  2008; 37( 1): 181 -184.   [17]    Z hang  W e izh ong, Y ang   Houj un, Z h an g Li ya n. A  subp i x el  matc hin g  a l gor ith m  for curv e   corresp ond enc es from im ag e s Journ a of B e iji ng  Un iversit y  of Posts  and   T e leco mmunic a tions . 20 08;   31(4): 66- 69.   [18]   Ding  Xiao li. Stud y on im ag stitching tech no l o g y . Nan jin g: Graduate S out heast Un iversit y . 20 09.   [19]    Yong C h e n , Jie  Xio ng, H u a n -lin  Liu, Qia n g  F an. Comb i ne T a rget Ext r action a nd E nha nceme n t   Methods  to F u se Infrare d  a n d  L LL Ima ges.  T E LKOMNIKA Indon esi an J o urna l of T e leco mmu n icati o n ,   Co mp uting, El ectronics a nd  Contro l.  201 4; 12(3): 60 5-6 1 2 .   [20]    Jian hua  L, Jia ngu o Y.  Multif ocus im age fu sion  b y  SML i n  the sh earl e t  subb an ds.  TEL K OMNIKA  Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri ng.  2014; 1 2 (1): 6 18-6 26.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.