OpenCv-C++-平面对象识别(接FLANN特征匹配)

其他 2018-12-23 03:13:32 阅读次数: 0

本文接着上篇FLANN特征匹配，从上篇可以知道，如果特征匹配时全部是用线进行匹配，那么真的让人看着很窝心。那么，可不可以把匹配到的结果用矩形或圆表示出来呢？当然可以，这就是平面对象识别。是上一章节的更进一步。这里主要用到两个新的API：
1、findHomography（） ------>发现两个平面的透视变幻，生成透视变换矩阵
2、perspectiveTransform() ---------->透视变换
因为拍摄的照片因为角度问题而导致轮廓可能是这样的：
在这里插入图片描述

这是上一章的代码，与上一章毫无差别：
现在通过透视变换变成这样子：
在这里插入图片描述

#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<iostream>
#include<opencv2/xfeatures2d.hpp>
#include<math.h>

using namespace cv;
using namespace std;
using namespace cv::xfeatures2d;

//检测计算和绘制时，最好将源图(img1)在前面，目标图像(img2)在后面
Mat img1, img2;
int main(int argc, char**argv)
{
	img1 = imread("D:/test/box.png", 0);
	img2 = imread("D:/test/box_in_scene.png", 0);


	if (!img1.data || !img2.data)
	{
		cout << "图片为空！" << endl;
		return -1;
	}
	int minHesssion = 400;
	Ptr<SURF> detector = SURF::create(minHesssion);   //也可以用SIRF，但是效率比SURF低
	vector<KeyPoint> keypoints_obj;         //存放img1的特征值
	vector<KeyPoint> keypoints_scene;    //存放img2的特征值
	Mat descript_obj, descript_scene;
	detector->detectAndCompute(img1, Mat(), keypoints_obj, descript_obj);  //检测并计算特征描述子
	detector->detectAndCompute(img2, Mat(), keypoints_scene, descript_scene);

	FlannBasedMatcher fbmatcher;
	vector<DMatch>matches;
	fbmatcher.match(descript_obj, descript_scene, matches); //特征描述子匹配

	//找出最优特征点
	double minDist = 1000;    //初始化最大最小距离
	double maxDist = 0;

	for (int i = 0; i < descript_obj.rows; i++)
	{
		double dist = matches[i].distance;
		if (dist > maxDist)
		{
			maxDist = dist;
		}
		if (dist < minDist)
		{
			minDist = dist;
		}
	}
	printf("maxDist:%f\n", maxDist);
	printf("minDist:%f\n", minDist);

	vector<DMatch> goodMatches;
	for (int i = 0; i < descript_obj.rows; i++)
	{
		double dist = matches[i].distance;
		if (dist < max(3 * minDist, 0.02)) {
			goodMatches.push_back(matches[i]);
		}
	}
	Mat resultImg;
	drawMatches(img1, keypoints_obj, img2, keypoints_scene, goodMatches, resultImg, Scalar::all(-1),
		Scalar::all(-1), vector<char>(), DrawMatchesFlags::NOT_DRAW_SINGLE_POINTS
	);


	imshow("input image1", img1);
	imshow("input image2", img2);
	imshow("FlannBasedMatcher demo", resultImg);

接着上面的代码写平面对象识别的代码：
主要用到的API的表现代码：
findHomography（）：

//生成透视变换矩阵
	vector<Point2f> obj;
	vector<Point2f> objinscene;
	for (size_t i = 0; i < goodMatches.size(); i++)
	{
		obj.push_back(keypoints_obj[goodMatches[i].queryIdx].pt);            // queryIdx:是测试图像(源图像)的特征点描述符（descriptor）的下标，同时也是描述符对应特征点（keypoint)的下标。
		objinscene.push_back(keypoints_scene[goodMatches[i].trainIdx].pt);  //trainIdx:是样本图像(目标图像)的特征点描述符的下标，同样也是相应的特征点的下标。
	}
	Mat H = findHomography(obj, objinscene, RANSAC);     //生成透视变换矩阵

perspectiveTransform（）：

vector<Point2f> obj_corner(4);//源图片4个角的坐标
	vector<Point2f> objinscene_corner(4);

	obj_corner[0] = Point(0, 0);                   //左上角(第一点)坐标
	obj_corner[1] = Point(img1.cols, 0);          //右上角(第二点)坐标
	obj_corner[2] = Point(img1.cols, img1.rows); //右下角(第三点)坐标
	obj_corner[3] = Point(0, img1.rows);        //坐下角(第四点)坐标

	//------------------透视变换---------------------
	perspectiveTransform(obj_corner, objinscene_corner, H);

接下来将透视变换后获取到的4个角点用线连接起来（这里画矩形）：

cvtColor(img2, dst, COLOR_GRAY2BGR);
	line(resultImg, objinscene_corner[0] + Point2f(img1.cols, 0), objinscene_corner[1] + Point2f(img1.cols, 0), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	line(resultImg, objinscene_corner[1] + Point2f(img1.cols, 0), objinscene_corner[2] + Point2f(img1.cols, 0), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	line(resultImg, objinscene_corner[2] + Point2f(img1.cols, 0), objinscene_corner[3] + Point2f(img1.cols, 0), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	line(resultImg, objinscene_corner[3] + Point2f(img1.cols, 0), objinscene_corner[0] + Point2f(img1.cols, 0), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);

为什么要 + Point2f(img1.cols, 0)？因为FLANN特征匹配显示的图片是这样的：
在这里插入图片描述

下面贴上所有源代码：

#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<iostream>
#include<opencv2/xfeatures2d.hpp>
#include<math.h>

using namespace cv;
using namespace std;
using namespace cv::xfeatures2d;

//检测计算和绘制时，最好将源图(img1)在前面，目标图像(img2)在后面
Mat img1, img2;
int main(int argc, char**argv)
{
	img1 = imread("D:/test/box.png", 0);
	img2 = imread("D:/test/box_in_scene.png", 0);


	if (!img1.data || !img2.data)
	{
		cout << "图片为空！" << endl;
		return -1;
	}
	int minHesssion = 400;
	Ptr<SURF> detector = SURF::create(minHesssion);   //也可以用SIRF，但是效率比SURF低
	vector<KeyPoint> keypoints_obj;         //存放img1的特征值
	vector<KeyPoint> keypoints_scene;    //存放img2的特征值
	Mat descript_obj, descript_scene;
	detector->detectAndCompute(img1, Mat(), keypoints_obj, descript_obj);  //检测并计算特征描述子
	detector->detectAndCompute(img2, Mat(), keypoints_scene, descript_scene);

	FlannBasedMatcher fbmatcher;
	vector<DMatch>matches;
	fbmatcher.match(descript_obj, descript_scene, matches); //特征描述子匹配

	//找出最优特征点
	double minDist = 1000;    //初始化最大最小距离
	double maxDist = 0;

	for (int i = 0; i < descript_obj.rows; i++)
	{
		double dist = matches[i].distance;
		if (dist > maxDist)
		{
			maxDist = dist;
		}
		if (dist < minDist)
		{
			minDist = dist;
		}
	}
	printf("maxDist:%f\n", maxDist);
	printf("minDist:%f\n", minDist);

	vector<DMatch> goodMatches;
	for (int i = 0; i < descript_obj.rows; i++)
	{
		double dist = matches[i].distance;
		if (dist < max(3 * minDist, 0.02)) {
			goodMatches.push_back(matches[i]);
		}
	}
	Mat resultImg;
	drawMatches(img1, keypoints_obj, img2, keypoints_scene, goodMatches, resultImg, Scalar::all(-1),
		Scalar::all(-1), vector<char>(), DrawMatchesFlags::NOT_DRAW_SINGLE_POINTS
	);


	imshow("input image1", img1);
	imshow("input image2", img2);
	imshow("FlannBasedMatcher demo", resultImg);

	//-------------------上面部分是FLANN特征匹配的内容--------------------------

	//-------------------平面对象识别(将匹配到的内容替换为矩形)--------------------------
	//生成透视变换矩阵
	vector<Point2f> obj;
	vector<Point2f> objinscene;
	for (size_t i = 0; i < goodMatches.size(); i++)
	{
		obj.push_back(keypoints_obj[goodMatches[i].queryIdx].pt);            // queryIdx:是测试图像(源图像)的特征点描述符（descriptor）的下标，同时也是描述符对应特征点（keypoint)的下标。
		objinscene.push_back(keypoints_scene[goodMatches[i].trainIdx].pt);  //trainIdx:是样本图像(目标图像)的特征点描述符的下标，同样也是相应的特征点的下标。
	}
	Mat H = findHomography(obj, objinscene, RANSAC);     //生成透视变换矩阵

	vector<Point2f> obj_corner(4);//源图片4个角的坐标
	vector<Point2f> objinscene_corner(4);

	obj_corner[0] = Point(0, 0);                   //左上角(第一点)坐标
	obj_corner[1] = Point(img1.cols, 0);          //右上角(第二点)坐标
	obj_corner[2] = Point(img1.cols, img1.rows); //右下角(第三点)坐标
	obj_corner[3] = Point(0, img1.rows);        //坐下角(第四点)坐标

	//------------------透视变换---------------------
	perspectiveTransform(obj_corner, objinscene_corner, H);
	//绘制线
	Mat dst;
	cvtColor(img2, dst, COLOR_GRAY2BGR);
	line(resultImg, objinscene_corner[0] + Point2f(img1.cols, 0), objinscene_corner[1] + Point2f(img1.cols, 0), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	line(resultImg, objinscene_corner[1] + Point2f(img1.cols, 0), objinscene_corner[2] + Point2f(img1.cols, 0), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	line(resultImg, objinscene_corner[2] + Point2f(img1.cols, 0), objinscene_corner[3] + Point2f(img1.cols, 0), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	line(resultImg, objinscene_corner[3] + Point2f(img1.cols, 0), objinscene_corner[0] + Point2f(img1.cols, 0), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);


	//也可以将匹配到的结果单独拉出来
	line(dst, objinscene_corner[0] , objinscene_corner[1] , Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	line(dst, objinscene_corner[1], objinscene_corner[2] , Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	line(dst, objinscene_corner[2] , objinscene_corner[3] , Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	line(dst, objinscene_corner[3] , objinscene_corner[0] , Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);

	imshow("perspectiveTransform demo", resultImg);
	imshow("single perspectiveTransform demo", dst);

	waitKey(0);
	return 0;


}

最后的结果是这样的：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

注意：这里为了更好地匹配到对象，
vector<DMatch> goodMatches; for (int i = 0; i < descript_obj.rows; i++) { double dist = matches[i].distance; if (dist < max(3 * minDist, 0.02)) { goodMatches.push_back(matches[i]); } }中的 “3”可以取得稍微大一点，如果取小了，比如说：

vector<DMatch> goodMatches;
	for (int i = 0; i < descript_obj.rows; i++)
	{
		double dist = matches[i].distance;
		if (dist < max(2 * minDist, 0.02)) {
			goodMatches.push_back(matches[i]);
		}
	}

那么结果就会变成这样：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

结果就会变得不够精准，当然了，还是要适当问题适当分析。跟上一章一样，特征点变少了，结果当然就不准了，特征点稍微多一点，结果就会更精准一点，但也不能太多，不然就变成跟“暴力匹配”一样了…

这里对for (size_t i = 0; i < goodMatches.size(); i++) { obj.push_back(keypoints_obj[goodMatches[i].queryIdx].pt); // queryIdx:是测试图像(源图像)的特征点描述符（descriptor）的下标，同时也是描述符对应特征点（keypoint)的下标。 objinscene.push_back(keypoints_scene[goodMatches[i].trainIdx].pt); //trainIdx:是样本图像(目标图像)的特征点描述符的下标，同样也是相应的特征点的下标。 }中的参数做一下说明：

1、int queryIdx –>是测试图像的特征点描述符（descriptor）的下标，同时也是描述符对应特征点（keypoint)的下标。

2、int trainIdx –> 是样本图像的特征点描述符的下标，同样也是相应的特征点的下标。

3、int imgIdx –>当样本是多张图像的话有用。

4、float distance –>代表这一对匹配的特征点描述符（本质是向量）的欧氏距离，数值越小也就说明两个特征点越相像。

最后，
也就是一个小于操作符的重载，用于比较和排序。 比较的是上述的distance，当然是越小越好。
参数说明参考文章：https://blog.csdn.net/qq_23845067/article/details/51926856

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转载自blog.csdn.net/Daker_Huang/article/details/84930573
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