CV进阶操作【9】——特征检测与匹配

编程环境:

VS + OpenCV + C++
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内容:

• 了解OpenCV中实现的SIFT, SURF, ORB等特征检测器的用法,并进行实验。将检测到的特征点用不同大小的圆表示,比较不同方法的效率、效果等。
• 了解OpenCV的特征匹配方法,并进行实验。

一、opencv特征检测和匹配的通用步骤及Code

//步骤一:读取图片并将图片灰度化 
//code:
Mat src1, src2;
src1 = imread("图片路径");
src2 = imread("图片路径");
Mat graySrc1, graySrc2;
cvtColor(src1, graySrc1, CV_BGR2GRAY);
cvtColor(src2, graySrc2, CV_BGR2GRAY);

//步骤二:提取特征并描述 
//code:
vector<KeyPoint> keys1;  
vector<KeyPoint> keys2;
Ptr<xfeatures2d::SURF> detector = xfeatures2d::SURF::create(1500);

Mat descriptorMat1, descriptorMat2;
detector->detectAndCompute(src1, Mat(), keys1, descriptorMat1);
detector->detectAndCompute(src2, Mat(), keys2, descriptorMat2);

//步骤三:特征点匹配 
//code:
    cv::BFMatcher matcher;
    std::vector<DMatch> matches;
    matcher.match(descriptorMat1, descriptorMat2, matches);

//步骤四:获取优秀匹配点 
//code:
double max_dist = 0; double min_dist = 100;
for (int i=0; i<descriptorMat1.rows; i++)
{
    double dist = matches[i].distance;
    if (dist < min_dist) min_dist = dist;
    if (dist > max_dist) max_dist = dist;
}
cout<<"-- Max dist :"<< max_dist<<endl;
cout<<"-- Min dist :"<< min_dist<<endl;

vector< DMatch > good_matches;
for (int i=0; i<descriptorMat1.rows; i++)
{
    if (matches[i].distance < 0.2*max_dist)
    {
        good_matches.push_back(matches[i]);
    }
}

//步骤五:绘制特征匹配图 
//code:
Mat img_matches;
drawMatches(src1, keys1, src2, keys2,good_matches, img_matches, 
            Scalar::all(-1), Scalar::all(-1),vector<char>(), 
            DrawMatchesFlags::NOT_DRAW_SINGLE_POINTS);

注:需要添加#include<opencv2/xfeatures2d.hpp>,#include<opencv2/features2d.hpp>,其中SIFT和SURF在xfeatures2d中,ORB在feature2d中。

二、测试结果及对比展示

1、原图1(340*256)的特征检测结果:(按ORB->SURF->SIFT顺序)
image.png
image.png

image.png
2、原图2(320*426)的特征检测结果:(按ORB->SURF->SIFT顺序)
image.png
image.png

image.png
3、源图1和2的特征匹配结果(筛选后):(按ORB->SURF->SIFT顺序)

image.png

对ORB的结果不进行matchs的筛选结果如下:
image.png

image.png

image.png

4、运行时间如下:
1.png

1.png
6、总结以上,从运行效率和效果上进行排序,可以发现SIFT > SURF > ORB,其中SIFT的方法最好。
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