0046-OpenCV下的SIFT特征检测

一个物体，不管远近以及角度如何，我们人都能判断为同一物体，因为我们人脑是根据物体的特征来判断是不是同一物体的，计算机在处理图像时，我们也希望具备这样的能力，所以需要对图像进行特征提取。

本文给出利用OpenCV的SIFT类来进行图像的特征提取与匹配的代码。

由于OpenCV3.0没有编译nonfree，而SIFT类包含在这个模块中，所以我们使用OpenCV2.4.9。
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代码如下：
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代码中用到的图像下载链接：https://pan.baidu.com/s/1eSAPnVG 密码：usrm

//opencv版本:OpenCV2.4.9
//VS版本:VS2012
//Author:qxsf321.net

#include <highgui/highgui.hpp>  
#include <opencv2/nonfree/nonfree.hpp> 
#include <opencv2/legacy/legacy.hpp>  

using namespace cv;  
using namespace std;  

int main()  
{  
    Mat image01=imread("17.jpg");  
    Mat image02=imread("18.jpg");  
    Mat image1,image2;  
    GaussianBlur(image01,image1,Size(3,3),0.5);  
    GaussianBlur(image02,image2,Size(3,3),0.5);  

    //提取特征点  
    SiftFeatureDetector siftDetector(30);  //30为检测算子的阀值 
    vector<KeyPoint> keyPoint1,keyPoint2;  
    siftDetector.detect(image1,keyPoint1);  
    siftDetector.detect(image2,keyPoint2);  

    //绘制特征点  
    drawKeypoints(image1,keyPoint1,image1,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DRAW_RICH_KEYPOINTS);  
    drawKeypoints(image2,keyPoint2,image2,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DRAW_RICH_KEYPOINTS);  
    namedWindow("KeyPoints of image1",0);  
    namedWindow("KeyPoints of image2",0);  

    imshow("KeyPoints of image1",image1);  
    imshow("KeyPoints of image2",image2);  

    //特征点描述，为下边的特征点匹配做准备  
    SiftDescriptorExtractor siftDescriptor;  
    Mat imageDesc1,imageDesc2;  
    siftDescriptor.compute(image1,keyPoint1,imageDesc1);  
    siftDescriptor.compute(image2,keyPoint2,imageDesc2);  

    //特征点匹配并显示匹配结果  
    BruteForceMatcher<L2<float>> matcher;  
    vector<DMatch> matchePoints;  
    matcher.match(imageDesc1,imageDesc2,matchePoints,Mat());  
    Mat imageOutput;  
    drawMatches(image01,keyPoint1,image02,keyPoint2,matchePoints,imageOutput);  
    namedWindow("Mathch Points",0);  
    imshow("Mathch Points",imageOutput);  
    waitKey();  
    return 0;  
}

相关绘制函数说明：
drawKeypoints函数，原型如下：
C++: void drawKeypoints(const Mat& image, const vector<KeyPoint>& keypoints, Mat& outImage, const Scalar& color=Scalar::all(-1), int flags=DrawMatchesFlags::DEFAULT )
参数意义如下：
image：源图像
keypoints：存储特征点的矢量
outImage：输出图像
color：特征点颜色，如果设置为Scalar::all(-1)，则颜色随机。
flags：绘图设置的标志，可能的值如下：
struct DrawMatchesFlags
{
    enum
    {
       DEFAULT = 0, // Output image matrix will be created (Mat::create),
                     // i.e. existing memory of output image may be reused.
                     // Two source images, matches, and single keypoints
                     // will be drawn.
                     // For each keypoint, only the center point will be
                     // drawn (without a circle around the keypoint with the
                     // keypoint size and orientation).
        DRAW_OVER_OUTIMG = 1, // Output image matrix will not be
                       // created (using Mat::create). Matches will be drawn
                       // on existing content of output image.
        NOT_DRAW_SINGLE_POINTS = 2, // Single keypoints（没有匹配到的点） will not be drawn.
       DRAW_RICH_KEYPOINTS = 4 // For each keypoint, the circle around
                       // keypoint with keypoint size and orientation will
                       // be drawn.
    };
};

drawMatches函数，原型如下：
C++: void drawMatches(const Mat& img1, const vector<KeyPoint>& keypoints1, const Mat& img2, const vector<KeyPoint>& keypoints2, const vector<DMatch>& matches1to2, Mat& outImg, const Scalar& matchColor=Scalar::all(-1), const Scalar& singlePointColor=Scalar::all(-1), const vector<char>& matchesMask=vector<char>(), int flags=DrawMatchesFlags::DEFAULT )
C++: void drawMatches(const Mat& img1, const vector<KeyPoint>& keypoints1, const Mat& img2, const vector<KeyPoint>& keypoints2, const vector<vector<DMatch>>& matches1to2, Mat& outImg, const Scalar& matchColor=Scalar::all(-1), const Scalar& singlePointColor=Scalar::all(-1), const vector<vector<char>>& matchesMask=vector<vector<char> >(), int flags=DrawMatchesFlags::DEFAULT )
参数意义如下：
img1：第一张图像
keypoints1：来自第一张图像的特征点
img2：第二张图像
keypoints2：来自第二张图像的特征点
matches1to2：第一张图像向第二张图像的匹配特征点。
outImg：输出图像，它的内容取决于flags的设置。
matchColor：匹配图的颜色设置（特征点和线的颜色），如果设置为Scalar::all(-1)，则颜色随机。
singlePointColor：没有匹配到的点的颜色。如果设置为Scalar::all(-1)，则颜色随机。
matchesMask：匹配掩码，可以通过设置它来设置哪些特征点被绘制。
flags：绘图设置的标志，可能的值如下：
struct DrawMatchesFlags
{
    enum
    {
        DEFAULT = 0, // Output image matrix will be created (Mat::create),
                     // i.e. existing memory of output image may be reused.
                     // Two source images, matches, and single keypoints
                     // will be drawn.
                     // For each keypoint, only the center point will be
                     // drawn (without a circle around the keypoint with the
                     // keypoint size and orientation).
        DRAW_OVER_OUTIMG = 1, // Output image matrix will not be
                       // created (using Mat::create). Matches will be drawn
                       // on existing content of output image.
       NOT_DRAW_SINGLE_POINTS = 2, // Single keypoints（没有匹配到的点） will not be drawn.
        DRAW_RICH_KEYPOINTS = 4 // For each keypoint, the circle around
                       // keypoint with keypoint size and orientation will
                       // be drawn.
    };
};
运行结果如下图所示：