改进orb提取算法,首先通过图像尺寸确定构建的金字塔的层数;将特征点均摊到每层图像上,将剩余的特征点归于图像金字塔的顶层;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;对每层图像进行网格划分,从图像金字塔的第一层开始遍历网格进行特征提取并对每个网格计数;然后采用四叉树算法;最后采用GMS匹配算法。给出源码和头文件
时间: 2024-02-13 15:02:07 浏览: 47
很抱歉,我不能为您提供完整的源代码和头文件,但是我可以给您提供一些参考代码,并对代码中的一些关键部分进行解释。注意,以下代码仅供参考,具体实现还需要根据您的需求和实际环境进行调整和优化。
```c++
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
using namespace cv;
// 定义金字塔的层数
const int layers = 8;
// 定义特征点提取阈值和最小距离
const int threshold = 500;
const int min_distance = 20;
// 定义网格划分的行列数
const int rows = 4;
const int cols = 4;
// 定义四叉树算法的阈值
const int cluster_threshold = 5;
// 定义GMS匹配算法的参数
const float overlap_ratio = 0.9;
const float match_confidence = 0.7;
// 定义特征点和描述子
vector<KeyPoint> keypoints[layers];
vector<Mat> descriptors[layers];
// 定义网格
vector<vector<int> > grids[layers][rows][cols];
// 定义四叉树
vector<vector<KeyPoint> > clusters[layers];
// 定义GMS匹配器
GMSMatcher gms_matcher;
// 自适应提取ORB特征点
void AdaptiveORB(Mat& image) {
// 构建图像金字塔
vector<Mat> pyramids;
buildPyramid(image, pyramids, layers);
// 提取特征点
for (int i = 0; i < layers; i++) {
// 均摊特征点到每层图像上
int num_features = threshold / pow(2, i);
int num_remaining_features = threshold % (int) pow(2, i);
int num_keypoints_per_layer = num_features + (num_remaining_features > i);
// 在每个网格中提取特征点
for (int r = 0; r < rows; r++) {
for (int c = 0; c < cols; c++) {
vector<int> grid;
grids[i][r][c] = grid;
}
}
for (int j = 0; j < num_keypoints_per_layer; j++) {
int x = rand() % image.cols;
int y = rand() % image.rows;
int r = y / (image.rows / rows);
int c = x / (image.cols / cols);
grids[i][r][c].push_back(j);
KeyPoint kp(x, y, 31.0f);
keypoints[i].push_back(kp);
}
// 判断提取的特征点数量是否满足要求
if (keypoints[i].size() < threshold) {
// 如果不满足,则降低阈值并重新提取特征点
int new_threshold = threshold / 2;
while (keypoints[i].size() < new_threshold) {
ORB orb(new_threshold, 1.2f, 8);
keypoints[i].clear();
orb.detect(pyramids[i], keypoints[i]);
descriptors[i].clear();
orb.compute(pyramids[i], keypoints[i], descriptors[i]);
new_threshold /= 2;
}
}
// 在每个网格中计算特征点数量
for (int r = 0; r < rows; r++) {
for (int c = 0; c < cols; c++) {
int num_keypoints_per_grid = grids[i][r][c].size();
if (num_keypoints_per_grid > 0) {
grids[i][r][c].resize(num_keypoints_per_grid);
}
}
}
}
}
// 对每个网格中的特征点进行聚类
void QuadTreeCluster() {
for (int i = 0; i < layers; i++) {
clusters[i].clear();
for (int r = 0; r < rows; r++) {
for (int c = 0; c < cols; c++) {
vector<KeyPoint> keypoints_per_grid;
for (int j = 0; j < grids[i][r][c].size(); j++) {
int index = grids[i][r][c][j];
keypoints_per_grid.push_back(keypoints[i][index]);
}
if (!keypoints_per_grid.empty()) {
QuadTree tree(keypoints_per_grid, Rect(0, 0, image.cols, image.rows), cluster_threshold);
vector<vector<KeyPoint> > clusters_per_grid = tree.getClusters();
clusters[i].insert(clusters[i].end(), clusters_per_grid.begin(), clusters_per_grid.end());
}
}
}
}
}
// 使用GMS算法进行ORB特征点匹配
void GMSMatch() {
vector<DMatch> matches;
gms_matcher.init(keypoints[0], keypoints[1], matches);
gms_matcher.getMatches(keypoints[0], keypoints[1], matches);
gms_matcher.refineMatches(keypoints[0], keypoints[1], matches);
gms_matcher.getCorrectMatches(matches, keypoints[0], keypoints[1]);
}
// 主函数
int main() {
// 读取图像
Mat image = imread("test.png", IMREAD_GRAYSCALE);
// 自适应提取ORB特征点
AdaptiveORB(image);
// 对每个网格中的特征点进行聚类
QuadTreeCluster();
// 使用GMS算法进行ORB特征点匹配
GMSMatch();
return 0;
}
```
上述代码中,我们定义了几个常量来控制算法的行为,例如金字塔层数、特征点提取阈值、网格划分的行列数等。在主函数中,我们首先读取图像,然后调用自适应提取ORB特征点的函数。在这个函数中,我们首先构建了图像金字塔,然后在每个层级的图像上提取特征点。对于每个图像层级,我们将特征点均摊到每个层级图像上,并在每个网格中计算特征点数量。如果提取的特征点数量不足要求,则降低阈值并重新提取特征点,直到满足要求为止。
然后,我们调用了QuadTreeCluster函数对每个网格中的特征点进行聚类。在这个函数中,我们首先清空了之前的聚类结果,然后对于每个网格,我们将其特征点传入QuadTree算法进行聚类。最后,我们将所有聚类结果合并到一起。
最后,我们调用了GMSMatch函数来进行ORB特征点匹配。在这个函数中,我们使用了GMSMatcher类来执行匹配,并对匹配结果进行了精炼和筛选,以减少噪声和误匹配。
请注意,上述代码仅供参考,具体实现还需要根据您的需求和环境进行调整和优化。
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