aihot  2017-05-06 17:55:13  OpenCV |   查看评论   

 OpenCV成长之路(9):特征点检测与图像匹配

特征点又称兴趣点、关键点,它是在图像中突出且具有代表意义的一些点,通过这些点我们可以用来识别图像、进行图像配准、进行3D重建等。本文主要介绍OpenCV中几种定位与表示关键点的函数。

一、Harris角点

角点是图像中最基本的一种关键点,它是由图像中一些几何结构的关节点构成,很多都是线条之间产生的交点。Harris角点是一类比较经典的角点类型,它的基本原理是计算图像中每点与周围点变化率的平均值。
 

OpenCV成长之路(9):特征点检测与图像匹配

其中I(x+u,y+u)代表了点(x,y)邻域点的灰度值。通过变换可以将上式变化为一个协方差矩阵求特征值的问题(2),具体数学原理本文不过多描述。

OpenCV的Hairrs角点检测的函数为cornerHairrs(),但是它的输出是一幅浮点值图像,浮点值越高,表明越可能是特征角点,我们需要对图像进行阈值化。我们使用一张建筑图像来显示:

int main() {     Mat image=imread("../buliding.png");     Mat gray;     cvtColor(image,gray,CV_BGR2GRAY);      Mat cornerStrength;     cornerHarris(gray,cornerStrength,3,3,0.01);     threshold(cornerStrength,cornerStrength,0.001,255,THRESH_BINARY);     return 0; }
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首先我们来说明一下cornerHairrs()这个函数参数的意思:

前2参数是输入与输出,输入是一个灰度图像,输出是一个浮点图像,第三个参数指定角点分析的邻域,第4个参数实际上在角点求取过程中计算梯度图像的核窗口大小,第5个参数是它原理公式(2)中的一个系数。

从上面的例子的结果我们可以看到,有很多角点都是粘连在一起的,我们下面通过加入非极大值抑制来进一步去除一些粘在一起的角点。

非极大值抑制原理是,在一个窗口内,如果有多个角点则用值最大的那个角点,其他的角点都删除,窗口大小这里我们用3*3,中通过图像的膨胀运算来达到检测极大值的目的,因为默认参数的膨胀运算就是用窗口内的最大值替代当前的灰度值。的最后使用了一个画角点的函数将角点显示在图像中,这个函数与本系列第5篇中画角点的函数是一致的。

int main() {     Mat image=imread("../buliding.png");     Mat gray;     cvtColor(image,gray,CV_BGR2GRAY);      Mat cornerStrength;     cornerHarris(gray,cornerStrength,3,3,0.01);      double maxStrength;     double minStrength;     // 找到图像中的最大、最小值
    minMaxLoc(cornerStrength,&minStrength,&maxStrength);      Mat dilated;     Mat locaMax;     // 膨胀图像,最找出图像中全部的局部最大值点
    dilate(cornerStrength,dilated,Mat());     // compare是一个逻辑比较函数,返回两幅图像中对应点相同的二值图像
    compare(cornerStrength,dilated,locaMax,CMP_EQ);      Mat cornerMap;     double qualityLevel=0.01;     double th=qualityLevel*maxStrength; // 阈值计算
    threshold(cornerStrength,cornerMap,th,255,THRESH_BINARY);     cornerMap.convertTo(cornerMap,CV_8U);     // 逐点的位运算
    bitwise_and(cornerMap,locaMax,cornerMap);      drawCornerOnImage(image,cornerMap);     namedWindow("result");     imshow("result            
          
 

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