SIFT SURF 特徵提取



作者：tornadomeet 出處：http://www.cnblogs.com/tornadomeet 歡迎轉載或分享，但請務必聲明文章出處。

因爲最近準備看特徵點檢查方面的源碼，而其中最著名的算法就是sift和surf。因此這次主要是學會怎樣使用opencv中的sift和surf函數來檢測特徵點和描述特徵點，以及怎樣使用其算法來進行特徵點匹配。慶幸的是，sift算法雖然是專利，但是在opencv的努力下也獲得了作者的允許，將其加入了新版本的opencv中了。

使用環境：opencv2.3.1+vs2010

功能：找出2幅圖中特徵點，並將其描述出來，且在2幅中進行匹配。2幅圖內容相同，但是經過了曝光，旋轉，縮放處理過。

首先來看sift算法函數的使用。

工程代碼：

// sift_test.cpp : 定義控制檯應用程序的入口點。

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include "opencv2/core/core.hpp"//因爲在屬性中已經配置了opencv等目錄，所以把其當成了本地目錄一樣
#include "opencv2/features2d/features2d.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"

using namespace cv;
using namespace std;

void readme();

int main(int argc,char* argv[])
{
    Mat img_1=imread("./image/query.png",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);//宏定義時CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE=0，也就是讀取灰度圖像
    Mat img_2=imread("./image/rs_query.png",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);//一定要記得這裏路徑的斜線方向，這與Matlab裏面是相反的
    
    if(!img_1.data || !img_2.data)//如果數據爲空
    {
        cout<<"opencv error"<<endl;
        return -1;
    }
    cout<<"open right"<<endl;

    //第一步，用SIFT算子檢測關鍵點
    
    SiftFeatureDetector detector;//構造函數採用內部默認的
    std::vector<KeyPoint> keypoints_1,keypoints_2;//構造2個專門由點組成的點向量用來存儲特徵點

    detector.detect(img_1,keypoints_1);//將img_1圖像中檢測到的特徵點存儲起來放在keypoints_1中
    detector.detect(img_2,keypoints_2);//同理

    //在圖像中畫出特徵點
    Mat img_keypoints_1,img_keypoints_2;

    drawKeypoints(img_1,keypoints_1,img_keypoints_1,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DEFAULT);//在內存中畫出特徵點
    drawKeypoints(img_2,keypoints_2,img_keypoints_2,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DEFAULT);

    imshow("sift_keypoints_1",img_keypoints_1);//顯示特徵點
    imshow("sift_keypoints_2",img_keypoints_2);

    //計算特徵向量
    SiftDescriptorExtractor extractor;//定義描述子對象

    Mat descriptors_1,descriptors_2;//存放特徵向量的矩陣

    extractor.compute(img_1,keypoints_1,descriptors_1);//計算特徵向量
    extractor.compute(img_2,keypoints_2,descriptors_2);

    //用burte force進行匹配特徵向量
    BruteForceMatcher<L2<float>>matcher;//定義一個burte force matcher對象
    vector<DMatch>matches;
    matcher.match(descriptors_1,descriptors_2,matches);

    //繪製匹配線段
    Mat img_matches;
    drawMatches(img_1,keypoints_1,img_2,keypoints_2,matches,img_matches);//將匹配出來的結果放入內存img_matches中

    //顯示匹配線段
    imshow("sift_Matches",img_matches);//顯示的標題爲Matches
    waitKey(0);
    return 0;
}

 

運行結果如下：

 

 

 

 

下面看surf算法函數的使用(和sift基本一樣，就是函數名改了下而已)：

工程代碼：

// surf_test.cpp : 定義控制檯應用程序的入口點。
//

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include "opencv2/core/core.hpp"//因爲在屬性中已經配置了opencv等目錄，所以把其當成了本地目錄一樣
#include "opencv2/features2d/features2d.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"

using namespace cv;
using namespace std;

void readme();

int main(int argc,char* argv[])
{
    Mat img_1=imread("./image/query.png",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);//宏定義時CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE=0，也就是讀取灰度圖像
    Mat img_2=imread("./image/rs_query.png",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);//一定要記得這裏路徑的斜線方向，這與Matlab裏面是相反的
    
    if(!img_1.data || !img_2.data)//如果數據爲空
    {
        cout<<"opencv error"<<endl;
        return -1;
    }
    cout<<"open right"<<endl;

    //第一步，用SURF算子檢測關鍵點
    int minHessian=400;

    SurfFeatureDetector detector(minHessian);
    std::vector<KeyPoint> keypoints_1,keypoints_2;//構造2個專門由點組成的點向量用來存儲特徵點

    detector.detect(img_1,keypoints_1);//將img_1圖像中檢測到的特徵點存儲起來放在keypoints_1中
    detector.detect(img_2,keypoints_2);//同理

    //在圖像中畫出特徵點
    Mat img_keypoints_1,img_keypoints_2;

    drawKeypoints(img_1,keypoints_1,img_keypoints_1,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DEFAULT);
    drawKeypoints(img_2,keypoints_2,img_keypoints_2,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DEFAULT);

    imshow("surf_keypoints_1",img_keypoints_1);
    imshow("surf_keypoints_2",img_keypoints_2);

    //計算特徵向量
    SurfDescriptorExtractor extractor;//定義描述子對象

    Mat descriptors_1,descriptors_2;//存放特徵向量的矩陣

    extractor.compute(img_1,keypoints_1,descriptors_1);
    extractor.compute(img_2,keypoints_2,descriptors_2);

    //用burte force進行匹配特徵向量
    BruteForceMatcher<L2<float>>matcher;//定義一個burte force matcher對象
    vector<DMatch>matches;
    matcher.match(descriptors_1,descriptors_2,matches);

    //繪製匹配線段
    Mat img_matches;
    drawMatches(img_1,keypoints_1,img_2,keypoints_2,matches,img_matches);//將匹配出來的結果放入內存img_matches中

    //顯示匹配線段
    imshow("surf_Matches",img_matches);//顯示的標題爲Matches
    waitKey(0);
    return 0;
}

其運行結果如下：

      從這個實驗可以知道，在opencv中使用這2個算法是多麼的簡單！只需要簡單的幾個參數就可以達到很好的效果。但這只是opencv的低級應用，我們應該在最好能用opencv一些內部函數來幫助實現自己的算法和想法。這就是分析opencv源碼的主要目的。

     另外，從實驗的過程中可以感覺出來surf算法的運行時間比sift快很多，且特徵點的數目檢測得比較多，其它的暫時還沒區別出來。歡迎交流，謝謝！