第4章全景图像生成系统实现与测试
噪点以及光强，因此本节主要针对这五个条件进行测试，分析SURF特征点的鲁棒性。
实验一：SURF特征点对抗平移、缩放、旋转能力
本实验选取五组实验进行验证。第一组为当图像产生平移并顺时针旋转27°时SURF特征点变化和匹配情况，实验结果如图4.2所示。
图4.2顺时针旋转27°与原图的匹配
图4.2为图像顺时针旋转27°时与原始图像的匹配程度，其中红圈表示原图中所匹配的点，绿十字表示旋转后匹配的点，黄线代表两幅图像间的匹配对应关系。图中选取了匹配程度最强的200个SURF特征点进行展示。
第二组为当图像进行逆时针旋转30°并按百分之三十的比例进行缩放后的结果，具体成果如图4.3所示。
图4.3逆时针旋转30°并缩放30%匹配结果
本组实验对原图进行了大尺度的缩放，处理后的图片探测出的SURF特征点急剧减少，同时匹配的特征点对数同样急剧减少，具体情况见表4.1。第三组为图像进行翻转后SURF特征点探测情况和匹配情况，具体如图4.4所示。
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图4.4图像翻转时的匹配
本组实验对原图进行了极端测试，利用完全翻转的图像进行匹配，结果表明可探测到的SURF特征点数并未发生大的改变，而且匹配的SURF特征点数值为除参照组外所有小组的最高值。
第四组为对原始图像的2度旋转加上百分之五的放缩，用以模仿实际手持上的图像微小偏转。具体情况如图4.5所示。
图4.5模拟手持拍摄场景时的匹配
第五组为参照对比组，使用原图与原图进行匹配，结果如图4.6所示。
表4.1不同程度平移、放缩、旋转情况下SURF特征点探测与匹配结果
组数 SURF特征点数(个) 匹配对数(对) 图像尺寸 利用率(%) 第一组 1123 326 450×800 29.02 第二组 496 116 528×612 23.38 第三组 918 706 450×800 76.90 第四组 838 503 454×774 60.02 第五组 924 924 450×800 100.00
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图4.6原图与原图的匹配结果
观察图4.6发现，正确的匹配结果相互之间的线条呈现非常有序的状态。对比图4.2至图4.5，可明显发现，当图像发生平移、缩放、旋转变换时，SURF特征点的匹配开始出现错误匹配，但大多数特征点能够正确匹配。表4.1前三组数据表明，当图像发生较大的平移、缩放、旋转变换时，图像所探测到的SURT特征点会发生较大的变化，同时所匹配的特征点对数数急剧下降。第四组数据表明，当图像发生微小的旋转，平移、缩放变换时，同样会对SURF特征点数目和特征点匹配对数产生一定的影响，但根据SURF特征点为64维的向量，理论上讲100组正确的匹配对数足以进行对图像的配准工作，因此对于微小变化所产生的SURF特征点及匹配对数的影响认为是在正常值以内。
此次实验表明SURF特征点足以对抗由手持设备所带来的图像平移、旋转、缩放的影响。
实验二：SURF特征点抗噪点、光强能力
本实验总共分为五组。第一组将原图像的光强增加百分之五十，第二组将原图像的光强减少百分之五十，第三组对图像添加50分贝的噪声，第四组对图像添加100分贝的噪声，第五组对图像添加百分之三十的光强和30分贝的噪声，第六组将图像的光强减少百分之三十同时添加30分贝的噪声。最终的特征点探测结果及匹配结果如表4.2所示。
表4.2不同光强、噪声情况下SURF特征点探测与匹配结果
组数 SURF特征点数(个) 匹配对数(对) 利用率(%) 第一组 1294 600 46.36 第二组 216 181 83.79 第三组 1024 614 59.96 第四组 1716 253 14.74 第五组 1326 606 45.70 第六组 498 303 60.84 第七组 924 924 100.00 测试图像为图4.1(a) ,大小为450×800。
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前两组实验虽然SURF特征点的个数随着光照强度的呈现正相关线性变化，但是利用率却呈现出负相关性变化，光照强度的减弱能够过滤掉很多的不稳定SURF特征点而留下标示性强点，由此可知适当的降低图像的光强可以加速对SURF特征点的选取过程为整个算法提速，但此方法不适用于本身探测出的SURF特征点较少的情况。
第三组与第四组表明随着噪声的不断增加，探测出的SURF特征点同样表现出正相关关系，但是利用率的持续降低表明增加的特征点为无效特征点，而在特征点个数不断增高的同时，匹配对数的急剧降低则表明，随着噪声的不断增加SURF特征点的探测准确性在逐渐下降。
第五组与第六组在30分贝的噪声环境下，光强的影响依然不变并且适当的减弱光强依然对SURF特征点起到过滤的作用。
总体来说，图像光强的适当改变与噪声的微弱增加不会大幅度影响SURF特征点的探测。因此SURF特征点足以对抗手持设备拍摄所带来的光强与噪声影响。
实验三：综合影响
本组实验主要用于模拟实际场景，将图像进行微小的刚体变换和仿射变换在加上微弱的光强、噪声差异后来进行图像的匹配工作。同时设置不同的图像以检测此算法的普适性。
第一组图像为图4.1(a)，大小450×800，加上二度逆时针旋转，百分之二十光强，二十分贝噪声用以考察综合影响。匹配程度如图4.7所示。SURF特征点匹配结果如表4.3所示。
图4.7微小变化平移、缩放、旋转、光强、噪声下SURF的匹配
结果显示对于微小综合变化后的图像，SURF特征点在探测几乎没有收到任何影响，在匹配过程中依然能够找到足够多的SURF特征点进行配对，这表明对于微小的综合变
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