OpenCv学习笔记13--基于ORB的特征检测和特征匹配

此opencv系列博客只是为了记录本人对<<opencv3计算机视觉-pyhton语言实现>>的学习笔记,所有代码在我的github主页https://github.com/RenDong3/OpenCV_Notes.

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之前我们已经介绍了SIFT算法，以及SURF算法，但是由于计算速度较慢的原因。人们提出了使用ORB来替代SIFT和SURF。与前两者相比，ORB有更快的速度。ORB在2011年才首次发布。在前面小节中，我们已经提到了ORB算法。ORB算法将基于FAST关键点的技术和基于BRIEF描述符的技术相结合，但是ORB并没有解决尺度不一致的问题，在OpenCV的ORB实现中采用了图像金字塔来改善这方面的性能，我们通过构建高斯金字塔，然后在每一层金字塔图像上检测角点，来实现尺度不变性。ORB主要解决了BRIEF描述子不具备旋转不变性的问题.

OpenCV实现

ORB中有很多参数可以设置，在OpenCV中它可以通过ORB来创建一个ORB检测器。

cv2.ORB([nfeatures[, scaleFactor[, nlevels[, edgeThreshold[, firstLevel[, WTA_K[, scoreType[, patchSize]]]]]]]]) → <ORB object>

参数说明：

nfeatures ：最多提取的特征点的数量；
scaleFactor ：金字塔图像之间的尺度参数，类似于SIFT中的kk；
nlevels：高斯金字塔的层数；
edgeThreshold ：边缘阈值，这个值主要是根据后面的patchSize来定的，靠近边缘edgeThreshold以内的像素是不检测特征点的。
firstLevel-：看过SIFT都知道，我们可以指定第一层的索引值，这里默认为0。
WET_K ：用于产生BIREF描述子的点对的个数，一般为2个，也可以设置为3个或4个，那么这时候描述子之间的距离计算就不能用汉明距离了，而是应该用一个变种。OpenCV中，如果设置WET_K = 2，则选用点对就只有2个点，匹配的时候距离参数选择NORM_HAMMING，如果WET_K设置为3或4，则BIREF描述子会选择3个或4个点，那么后面匹配的时候应该选择的距离参数为NORM_HAMMING2。
scoreType ：用于对特征点进行排序的算法，你可以选择HARRIS_SCORE，也可以选择FAST_SCORE，但是它也只是比前者快一点点而已。
patchSize ：用于计算BIREF描述子的特征点邻域大小。

完整代码如下:

# -*- coding:utf-8 -*-
import os
import cv2
import numpy as np

'''
        created on 09:05:10 2018-11-22
        @author ren_dong

        使用ORB特征匹配

'''
def orb_test():
    # 加载图片  灰色
    img1 = cv2.imread('orb1.jpg')
    gray1 = cv2.cvtColor(img1, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    img2 = cv2.imread('orb2.jpg')
    img2 = cv2.resize(img2, dsize=(450, 300))
    gray2 = cv2.cvtColor(img2, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    image1 = gray1.copy()
    image2 = gray2.copy()

    '''
    1.使用ORB算法检测特征点、描述符
    '''
    orb = cv2.ORB_create(128)
    keypoints1, descriptors1 = orb.detectAndCompute(image1, None)
    keypoints2, descriptors2 = orb.detectAndCompute(image2, None)
    # 在图像上绘制关键点
    image1 = cv2.drawKeypoints(image=image1, keypoints=keypoints1, outImage=image1, color=(255, 0, 255),
                               flags=cv2.DRAW_MATCHES_FLAGS_DRAW_RICH_KEYPOINTS)
    image2 = cv2.drawKeypoints(image=image2, keypoints=keypoints2, outImage=image2, color=(255, 0, 255),
                               flags=cv2.DRAW_MATCHES_FLAGS_DRAW_RICH_KEYPOINTS)
    # 显示图像
    cv2.imshow('orb_keypoints1', image1)
    cv2.imshow('orb_keypoints2', image2)
    cv2.waitKey(20)

    '''
    2、匹配
    '''
    ##使用暴力匹配进行描述符的匹配
    matcher = cv2.BFMatcher_create(cv2.HAMMING_NORM_TYPE, crossCheck=True)
    matchePoints = matcher.match(descriptors1, descriptors2)
    print(type(matchePoints), len(matchePoints), matchePoints[0])
    # 按照距离从小到大排序，选取最优匹配的
    sorted(matchePoints, key=lambda x: x.distance)
    # 绘制最优匹配点
    outImg = None
    outImg = cv2.drawMatches(img1, keypoints1, img2, keypoints2, matchePoints[:40], outImg, matchColor=(0, 255, 0),
                             flags=cv2.DRAW_MATCHES_FLAGS_DEFAULT)
    cv2.imshow('matche', outImg)
    cv2.waitKey(0)
    cv2.destroyAllWindows()

    cv2.waitKey(0)
    cv2.destroyAllWindows()


if __name__ == '__main__':
    orb_test()

运行结果如图:

OpenCv学习笔记13--基于ORB的特征检测和特征匹配

因为选择的图标相似性很明显,所以这里调用ORB进行特征匹配的效果还不错,另外想要了解更多原理的小伙伴可以去大神博客围观哦,下面是地址https://www.cnblogs.com/zyly/p/9622873.html

因为呢好不容易有点空闲时间,所以赶紧把之前几天看到相关特征匹配算法进行了汇总发布,好记性不如烂博客啊,所以可能有些地方有瑕疵,欢迎指正,另外还是要感谢一下大神哦...