改进orb提取算法,首先通过图像尺寸大小来确定所需要构建的金字塔的层数;接着针对每层金字塔图像的大小来划分网格;根据图像灰度信息计算出一 种自适应提取阈值,若此阈值提取的特征点数目不满足要求,则降低阈值至 T/2,直到提取的特征点数目达到要求,对每层图像金字塔中的网格按照一定顺序提取特征点;然后采用四叉树算法均匀化;最后采用GMS匹配算法。给出源码和头文件

时间: 2024-02-12 11:08:34 浏览: 88
以下是一个参考实现,仅供参考: ```c++ #include <opencv2/opencv.hpp> #include <vector> #include <cmath> using namespace cv; using namespace std; // 自适应阈值计算函数 double thresholdAdapt(Mat img, double k) { Mat dst, stdDev; meanStdDev(img, dst, stdDev); double T = dst.at<double>(0, 0) + k * stdDev.at<double>(0, 0); return T; } // 计算网格数量 int calcGridNum(int width, int height, int grid_size) { int grid_cols = ceil((double)width / (double)grid_size); int grid_rows = ceil((double)height / (double)grid_size); return grid_cols * grid_rows; } // 网格提取ORB特征点 void extractORBInGrid(Mat img, int grid_size, int max_features, vector<KeyPoint>& kpts, Mat& desc) { int width = img.cols; int height = img.rows; int grid_cols = ceil((double)width / (double)grid_size); int grid_rows = ceil((double)height / (double)grid_size); int num_grids = grid_cols * grid_rows; int num_features_per_grid = ceil((double)max_features / (double)num_grids); for (int i = 0; i < grid_rows; i++) { for (int j = 0; j < grid_cols; j++) { int x = j * grid_size; int y = i * grid_size; int w = min(grid_size, width - x); int h = min(grid_size, height - y); if (w <= 0 || h <= 0) continue; Rect roi(x, y, w, h); Mat roi_img = img(roi); // 计算自适应阈值 double T = thresholdAdapt(roi_img, 0.5); // 提取ORB特征点 vector<KeyPoint> grid_kpts; Mat grid_desc; Ptr<ORB> orb = ORB::create(num_features_per_grid); orb->detectAndCompute(roi_img, noArray(), grid_kpts, grid_desc); // 检查特征点数量是否满足要求 if (grid_kpts.size() > num_features_per_grid) { // 降低阈值 do { T /= 2; grid_kpts.clear(); grid_desc.release(); orb = ORB::create(num_features_per_grid); orb->detectAndCompute(roi_img, noArray(), grid_kpts, grid_desc); } while (grid_kpts.size() > num_features_per_grid && T > 1); } // 将特征点位置转换到全局坐标系 for (int k = 0; k < grid_kpts.size(); k++) { grid_kpts[k].pt.x += x; grid_kpts[k].pt.y += y; } // 合并ORB特征点和描述子 kpts.insert(kpts.end(), grid_kpts.begin(), grid_kpts.end()); desc.push_back(grid_desc); } } } // 四叉树均匀化 void quadTreeSubDivide(vector<KeyPoint>& kpts, int min_features_per_cell) { vector<KeyPoint> new_kpts; for (int i = 0; i < kpts.size(); i++) { KeyPoint kp = kpts[i]; int x = (int)kp.pt.x; int y = (int)kp.pt.y; int size = (int)kp.size; if (size > 1 && size >= 2 * min_features_per_cell) { int new_size = size / 2; KeyPoint kp0(x - new_size / 2, y - new_size / 2, new_size); KeyPoint kp1(x + new_size / 2, y - new_size / 2, new_size); KeyPoint kp2(x - new_size / 2, y + new_size / 2, new_size); KeyPoint kp3(x + new_size / 2, y + new_size / 2, new_size); new_kpts.push_back(kp0); new_kpts.push_back(kp1); new_kpts.push_back(kp2); new_kpts.push_back(kp3); } else { new_kpts.push_back(kp); } } kpts = new_kpts; } // GMS匹配算法 void GMSMatch(Mat desc1, Mat desc2, vector<DMatch>& matches, float reprojThresh = 1.0f) { vector<Point2f> pts1, pts2; vector<KeyPoint> kpts1, kpts2; Ptr<DescriptorMatcher> matcher = DescriptorMatcher::create("BruteForce-Hamming"); matcher->match(desc1, desc2, matches); // 将匹配点转换为点坐标 for (int i = 0; i < matches.size(); i++) { pts1.push_back(kpts1[matches[i].queryIdx].pt); pts2.push_back(kpts2[matches[i].trainIdx].pt); } // 计算单应性矩阵 Mat H = findHomography(pts1, pts2, RANSAC, reprojThresh); // 进行逆映射,筛选出正确匹配 vector<DMatch> inliers; for (int i = 0; i < matches.size(); i++) { Point2f pt1 = kpts1[matches[i].queryIdx].pt; Point2f pt2 = kpts2[matches[i].trainIdx].pt; Mat pt1_mat = (Mat_<double>(3, 1) << pt1.x, pt1.y, 1); Mat pt2_mat = (Mat_<double>(3, 1) << pt2.x, pt2.y, 1); Mat pt2_est = H * pt1_mat; pt2_est /= pt2_est.at<double>(2, 0); double dist = norm(pt2_mat - pt2_est); if (dist < reprojThresh) { inliers.push_back(matches[i]); } } matches = inliers; } // 主函数 int main() { // 读取图像 Mat img1 = imread("img1.jpg", IMREAD_GRAYSCALE); Mat img2 = imread("img2.jpg", IMREAD_GRAYSCALE); // 构建金字塔 vector<Mat> pyramid1, pyramid2; pyramid1.push_back(img1); pyramid2.push_back(img2); int max_level = 3; for (int i = 1; i <= max_level; i++) { Mat img1_down, img2_down; pyrDown(pyramid1[i - 1], img1_down); pyrDown(pyramid2[i - 1], img2_down); pyramid1.push_back(img1_down); pyramid2.push_back(img2_down); } // 提取ORB特征点和描述子 vector<KeyPoint> kpts1, kpts2; Mat desc1, desc2; int grid_size = 50; int max_features = 500; int min_features_per_cell = 5; for (int i = max_level; i >= 0; i--) { extractORBInGrid(pyramid1[i], grid_size, max_features, kpts1, desc1); extractORBInGrid(pyramid2[i], grid_size, max_features, kpts2, desc2); } // 进行四叉树均匀化 quadTreeSubDivide(kpts1, min_features_per_cell); quadTreeSubDivide(kpts2, min_features_per_cell); // 进行GMS匹配 vector<DMatch> matches; GMSMatch(desc1, desc2, matches); // 绘制匹配结果 Mat img_matches; drawMatches(img1, kpts1, img2, kpts2, matches, img_matches); imshow("Matches", img_matches); waitKey(0); return 0; } ``` 需要注意的是,以上代码仅供参考,可能存在错误或不足之处。如果您想要使用这个算法,需要根据实际需求进行修改和优化。
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