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C++OpenCV特征提取之如何实现SIFT特征检测

这篇文章主要介绍C++ OpenCV特征提取之如何实现SIFT特征检测,文中介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们一定要看完!

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SIFT特征和SURF特征比较

比较项目SIFTSURF
尺度空间极值检测使用高斯滤波器,根据不同尺度的高斯差(DOG)图像寻找局部极值使用方形滤波器,利用海森矩阵的行列式值检测极值,并利用积分图加速运算
关键点定位通过邻近信息插补来定位与SIFT类似
方向定位通过计算关键点局部邻域的方向直方图,寻找直方图中最大值的方向作为关键点的主方向通过计算特征点周围像素点x,y方向的哈尔小波变换,将x、y方向小波变换的和向量的最大值作为特征点方向
特征描述子是关键点邻域高斯图像梯度方向直方图统计结果的一种表示,是16*8=128维向量是关键点邻域2D离散小波变换响应的一种表示,是16*4=64维向量
应用中的主要区别通常在搜索正确的特征时更加精确,当然也更加耗时描述子大部分基于强度的差值,计算更快捷

SIFT特征基本介绍

SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特征检测关键特征:

  • 建立尺度空间,寻找极值

  • 关键点定位(寻找关键点准确位置与删除弱边缘)

  • 关键点方向指定

  • 关键点描述子


建立尺度空间,寻找极值

工作原理

  1. 构建图像高斯金字塔,求取DOG,发现最大与最小值在每一级

  2. 构建的高斯金字塔,每一层根据sigma的值不同,可以分为几个待级,最少有4个。


关键点定位

  • 我们在像素级别获得了极值点的位置,但是更准确的值应该在亚像素位置,如何得到--这个过程称为关键点(准确/精确)定位。

  • 删除弱边缘--通过Hassian矩阵特征值实现,小于阈值自动舍弃。


关键点方向指定

  • 求得每一层对应图像的梯度,根据给定的窗口大小

  • 计算每个高斯权重,sigma=scale*1.5, 0-360之间建立36个直方图Bins

  • 找最高峰对应的Bin,大于max*80%的都保留

  • 这样就实现了旋转不变性,提高了匹配时候的稳定性

  • 大约有15%的关键点会有多个方向


关键点描述子

  • 拟合多项式插值寻找最大Peak

  • 得到描述子 = 4*4*8=128

C++ OpenCV特征提取之如何实现SIFT特征检测


构造函数

cv::xfeatures2d::SIFT::create(

     int  nfeatures = 0,

     int  nOctaveLayers = 3,    --高斯金字塔乘积数

     double contrastThreshold = 0.04,    --对比度

     double edgeThreshold = 10,   --边缘阈值,一般默认10就行

     double sigma = 1.6     

)

代码演示

我们再新建一个项目名为opencv--sift,按照配置属性(VS2017配置OpenCV通用属性),然后在源文件写入#include和main方法

C++ OpenCV特征提取之如何实现SIFT特征检测

记得我们要加上opencv2\xfeatures2d.hpp

使用SIFT检测,其实红框里面是我们定义的参数,可以修改一下参数进行变化

C++ OpenCV特征提取之如何实现SIFT特征检测

运行效果

C++ OpenCV特征提取之如何实现SIFT特征检测

上面左边红框处就是我们获取了多少个KeyPoints并打印出来,可以看到这个比SURF检测明显要少了不少,说明检测的更为细致了,不过也比SURF花费的时间要长一点。


接下来我们改一下参数

C++ OpenCV特征提取之如何实现SIFT特征检测

再看一下运行效果

C++ OpenCV特征提取之如何实现SIFT特征检测

可以看到获取到的Keypoints的特征点更少了。

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