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    OpenCV特征提取与检测之Harris角点检测

    作者:程序媛一枚~ 时间:2021-09-17 18:32

    目录
    • 前言
    • 1. 效果图
    • 2. 原理
    • 3. 源码
      • 3.1 Harris角点检测
      • 3.2 精细角点检测
    • 总结

      前言

      这篇博客将了解什么是特征,角点,哈里斯角点检测(Harris Corner Detection)的概念。并使用cv2.cornerHarris(),cv2.cornerSubPix()实现哈里斯角点检测;

      1. 效果图

      原图 VS Harris角点检测效果图如下:

      原图 VS Harris角点检测效果图如下:

      惊细角点效果图如下:Harris角点用红色像素标记,精细角点用绿色像素标记

      惊细角点效果图如下:Harris角点用红色像素标记,精细角点用绿色像素标记

      2. 原理

      图像最重要的一个要素是特征,一旦有了特征及其描述,就可以在所有图像中找到相同的特征,并将它们对齐、缝合或执行任何您想要的操作。

      特征可分为角、边、平面,OpenCV提供了许多不同的算法来查找特征、描述特征、匹配特征等。

      角点是图像中各个方向上强度变化较大的区域。

      Harris角点检测的结果是一个灰度图像与这些分数。对一个合适的图像进行阈值化可以得到图像中的角点。

      dst = cv2.cornerHarris(gray, 2, 3, 0.04)

      img: 输入图像,灰度图像,float32
      blockSize: 用于角点检测的邻域的大小
      ksize: Sobel导数的孔径参数
      k: 方程中的k-Harris检测器自由参数
      dst:返回值,灰度图像

      corners = cv2.cornerSubPix(gray, np.float32(centroids), (5, 5), (-1, -1), criteria)
      具有亚像素精度的角点:有时可能需要以最大的精度找到角点。OpenCV附带了一个函数cv2.cornerSubPix(),它可以进一步细化以亚像素精度检测到的角点。

      使用 Harris 角点检测器检查逆矩阵的相似性。它表示角点是更好的跟踪点。

      3. 源码

      3.1 Harris角点检测

      # Harris角点检测
      
      import cv2
      import numpy as np
      
      img = cv2.imread('images/polygon.jpg')
      img = cv2.imread('images/opencv_logo.jpg')
      print(img.shape)
      
      gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
      cv2.imshow("origin", img)
      cv2.waitKey(0)
      
      gray = np.float32(gray)
      
      # res = cv2.cornerHarris(gray, 2, 3, 0.04)
      # - img: 输入图像,灰度图像,float32
      # - blockSize: 用于角点检测的邻域的大小
      # - ksize: Sobel导数的孔径参数
      # - k: 方程中的k-Harris检测器自由参数
      # - res:返回值,灰度图像
      res = cv2.cornerHarris(gray, 2, 3, 0.04)
      
      # 扩大标记的内容
      res = cv2.dilate(res, None)
      
      # 最佳阈值因图而异
      img[res > 0.01 * res.max()] = [0, 0, 255]
      
      cv2.imshow('Harris res', img)
      if cv2.waitKey(0) & 0xff == 27:
          cv2.destroyAllWindows()
      

      3.2 精细角点检测

      # 具有亚像素精度的角点
      # 有时可能需要以最大的精度找到角点。OpenCV附带了一个函数cv2.cornerSubPix(),它可以进一步细化以亚像素精度检测到的角点。
      import cv2
      import imutils
      import numpy as np
      
      filename = 'images/polygon.jpg'
      img = cv2.imread(filename)
      gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
      
      # 寻找Harris角点
      gray = np.float32(gray)
      dst = cv2.cornerHarris(gray, 2, 3, 0.04)
      dst = cv2.dilate(dst, None)
      ret, dst = cv2.threshold(dst, 0.01 * dst.max(), 255, 0)
      dst = np.uint8(dst)
      
      # 寻找中心点
      ret, labels, stats, centroids = cv2.connectedComponentsWithStats(dst)
      
      # 定义停止和细化角点的条件
      criteria = (cv2.TERM_CRITERIA_EPS + cv2.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 100, 0.001)
      corners = cv2.cornerSubPix(gray, np.float32(centroids), (5, 5), (-1, -1), criteria)
      
      # 绘制角点和细化的亚像素点
      res = np.hstack((centroids, corners))
      res = np.int0(res)
      # Harris角点用红色像素标记,精细角点用绿色像素标记
      img[res[:, 1], res[:, 0]] = [0, 0, 255]
      img[res[:, 3], res[:, 2]] = [0, 255, 0]
      
      gray = cv2.cvtColor(gray, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
      cv2.imshow("gray", img)
      gray[res[:, 1], res[:, 0]] = [0, 0, 255]
      gray[res[:, 3], res[:, 2]] = [0, 255, 0]
      
      cv2.imshow('cornerSubPix res', imutils.resize(img, width=600))
      cv2.waitKey(0)
      

      参考 https://docs.opencv.org/3.0-beta/doc/py_tutorials/py_feature2d/py_features_harris/py_features_harris.html#harris-corners

      总结

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