Moravec角点检测算子

Moravec角点检测算子

Moravec 在1981年提出Moravec角点检测算子[1],并将它应用于立体匹配。

首先, 计算每个像素点的兴趣值, 即以该像素点为中心, 取一个w*w(如:5x5)的方形窗口, 计算0度、45度、90度、135度个方向灰度差的平方和, 取其中的最小值作为该像素点的兴趣值。

图1- 1 以3x3为例 黑色窗口为I(x,y) 红色窗口为I(x+u,y+v)

其中四种移位 (u,v) = (1,0), (1,1), (0,1), (-1, 1).w(x,y)为方形二值窗口,若像素点在窗口内,则取值为1, 否则为0。

其次,根据实际图像设定一个阈值, 遍历图像以兴趣值大于该阈值的点为候选点。

最后, 选一个一定大小的滑动窗口 , 让该窗口遍历灰度图象, 在此过程中取窗口中兴趣值最大的候选点为特征点, 算法结束。

 

 

图1- 2   Moravec角点检测算子对简单图像的响应

Moravec角点检测算子对斜边缘的响应很强,因为只考虑了每隔45度的方向变化,而没有在全部的方向上进行考虑;同时由于窗口函数是一个二值函数,不管像素点离中心点的距离,赋于一样的权重,因此对噪声响应也较强。最终对角点的定位也不是很准确.

[1]    Moravec, H. 1981. Rover visual obstacle avoidance. In International Joint Conference on Artificial Intelligence, Vancouver, Canada,pp. 785–790.

 

opencv代码:

#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define M_YUZHI 400
using namespace cv;
using namespace std;

void interestValue(int *a,int &v);//a为5*5窗口数组,v为最小值作为兴趣点
void getmax(int *m_a,int &m_max,int &m_num);//m_a为滑动窗口数组,m_max为寻找的滑动窗口内最大值,m_num为最大值在数组中位置.
int  main(int argc,char **argv)
{

	Mat mat_src=imread(argv[1],0);
	Mat mat_c;
	cvtColor(mat_src,mat_c,CV_GRAY2BGR);
	int width=mat_src.cols;
	int height=mat_src.rows;
	int *temp=new int[width*height];
	int a[25];//5*5的模板
	int b[49];//7*7的模板
	int i,j;
	for(i=0;i<height;i++)
	{
		for(j=0;j<width;j++)
		{
			if(i<2||i>height-3||j<2||j>width-3)//处理边界,设置为0
			{
				temp[i*width+j]=0;
			}
			else 
			{
				a[0]=mat_src.at<uchar>(i-2,j-2);
				a[1]=mat_src.at<uchar>(i-2,j-1);
				a[2]=mat_src.at<uchar>(i-2,j);
				a[3]=mat_src.at<uchar>(i-2,j+1);
				a[4]=mat_src.at<uchar>(i-2,j+2);

				a[5]=mat_src.at<uchar>(i-1,j-2);
				a[6]=mat_src.at<uchar>(i-1,j-1);
				a[7]=mat_src.at<uchar>(i-1,j);
				a[8]=mat_src.at<uchar>(i-1,j+1);
				a[9]=mat_src.at<uchar>(i-1,j+2);

				a[10]=mat_src.at<uchar>(i,j-2);
				a[11]=mat_src.at<uchar>(i,j-1);
				a[12]=mat_src.at<uchar>(i,j);
				a[13]=mat_src.at<uchar>(i,j+1);
				a[14]=mat_src.at<uchar>(i,j+2);

				a[15]=mat_src.at<uchar>(i+1,j-2);
				a[16]=mat_src.at<uchar>(i+1,j-1);
				a[17]=mat_src.at<uchar>(i+1,j);
				a[18]=mat_src.at<uchar>(i+1,j+1);
				a[19]=mat_src.at<uchar>(i+1,j+2);

				a[20]=mat_src.at<uchar>(i+2,j-2);
				a[21]=mat_src.at<uchar>(i+2,j-1);
				a[22]=mat_src.at<uchar>(i+2,j);
				a[23]=mat_src.at<uchar>(i+2,j+1);
				a[24]=mat_src.at<uchar>(i+2,j+2);
				interestValue(a,temp[i*width+j]);
			}
		}
	}
	int m_w1=width/7;//滑动窗口宽
	int m_w2=width%7;
	int m_h1=height/7;
	int m_h2=height%7;
	int m_r=0;
	int m_c=0;
	for(i=0;i<m_h1;i++)
	{
		for(j=0;j<m_w1;j++)
		{
			for(int k=0;k<7;k++)
			{
				b[7*k]=temp[i*width*7+j*7+k*width];
				b[7*k+1]=temp[i*width*7+j*7+1+k*width];
				b[7*k+2]=temp[i*width*7+j*7+2+k*width];
				b[7*k+3]=temp[i*width*7+j*7+3+k*width];
				b[7*k+4]=temp[i*width*7+j*7+4+k*width];
				b[7*k+5]=temp[i*width*7+j*7+5+k*width];
				b[7*k+6]=temp[i*width*7+j*7+6+k*width];
			}

			int m_tempnum=0;//获取滑动区域的最大值
			int m_num=0;//位置
			getmax(b,m_tempnum,m_num); 
			if(m_tempnum>M_YUZHI)
			{
				m_r=m_num/7;
				m_c=m_num%7;
				m_r=7*i+m_r;
				m_c=7*j+m_c;
				circle(mat_c,Point(m_c,m_r),2,Scalar(0,0,255),1,8);


			}
		}
	}

	imshow("mat_c",mat_c);
	waitKey();
}

void interestValue(int *a,int &v)//得到5*5区域模板的兴趣值
{
	int v1,v2,v3,v4;//v1是水平方向,v2是135度方向,v3是垂直方向,v4是45度方向
	v1=v2=v3=v4=0;
	v1=(a[11]-a[10])*(a[11]-a[10])+(a[12]-a[11])*(a[12]-a[11])+(a[13]-a[12])*(a[13]-a[12])+(a[14]-a[13])*(a[14]-a[13]);
	v2=(a[6]-a[0])*(a[6]-a[0])+(a[12]-a[6])*(a[12]-a[6])+(a[18]-a[12])*(a[18]-a[12])+(a[24]-a[18])*(a[24]-a[18]);
	v3=(a[7]-a[2])*(a[7]-a[2])+(a[12]-a[7])*(a[12]-a[7])+(a[17]-a[12])*(a[17]-a[12])+(a[22]-a[17])*(a[22]-a[17]);
	v4=(a[8]-a[4])*(a[8]-a[4])+(a[12]-a[8])*(a[12]-a[8])+(a[16]-a[12])*(a[16]-a[12])+(a[20]-a[16])*(a[20]-a[16]);
	v=v1;
	if(v>v2)
		v=v2;
	if(v>v3)
		v=v3;
	if(v>v4)
		v=v4;
}
void getmax(int *m_a,  int &m_max,int &m_num)      //得到7*7区域的候选特征值
{
	m_max=m_a[0];
	for(int i=1;i<49;i++)
	{
		if(m_max<m_a[i])
		{
			m_max=m_a[i];
			m_num=i;
		}
	}

}



 

### 回答1: Moravec检测是一种计算机视觉中用于检测图像中的算法。实现该算法的Python代码如下: ```python import cv2 import numpy as np def moravec_corner_detection(img, window_size=3, threshold=100): # 计算梯度 dx = cv2.Sobel(img, cv2.CV_32F, 1, 0) dy = cv2.Sobel(img, cv2.CV_32F, 0, 1) Ixx = dx ** 2 Ixy = dx * dy Iyy = dy ** 2 height, width = img.shape corner_map = np.zeros((height, width)) offset = window_size // 2 for y in range(offset, height - offset): for x in range(offset, width - offset): # 计算每个像素响应函数 M = np.array([[np.sum(Ixx[y-offset:y+offset+1, x-offset:x+offset+1]), np.sum(Ixy[y-offset:y+offset+1, x-offset:x+offset+1])], [np.sum(Ixy[y-offset:y+offset+1, x-offset:x+offset+1]), np.sum(Iyy[y-offset:y+offset+1, x-offset:x+offset+1])]]) det = np.linalg.det(M) trace = np.trace(M) corner_map[y, x] = det - 0.05 * trace ** 2 # 根据阈值筛选 corners = [] for y in range(offset, height - offset): for x in range(offset, width - offset): if corner_map[y, x] > threshold and \ corner_map[y, x] == np.max(corner_map[y-offset:y+offset+1, x-offset:x+offset+1]): corners.append((y, x)) return corners ``` 该函数接受一张灰度图像,以及窗口大小和阈值作为参数。它首先使用Sobel算子计算输入图像的水平和垂直梯度,然后计算每个像素响应函数。最后,它根据阈值和响应函数的最大值筛选,并返回一个列表。 ### 回答2: Moravec检测是一种在计算机视觉领域中广泛使用的检测算法。该算法通过检测图像中窗口内灰度变化最大的位置来确定的位置。 要实现Moravec检测算法的Python代码,我们可以按照以下步骤进行: 1. 首先,我们需要加载图像并将其转换为灰度图像。可以使用Python的图像处理库(如PIL或OpenCV)来实现这一步骤。 2. 接下来,我们需要定义一个窗口大小,该窗口将在图像上滑动。可以根据需求来选择窗口大小。 3. 在定义了窗口大小后,我们需要遍历图像的每个像素。对于每个像素,我们需要计算其在窗口内灰度变化的总和。 4. 然后,我们可以根据窗口内灰度变化的总和来计算一个响应函数。在Moravec检测中,常用的响应函数是灰度变化总和的平方。 5. 最后,我们可以根据阈值来筛选具有高响应的像素,并将它们标记为。 以上就是实现Moravec检测算法的基本步骤。当然,根据具体的需求,我们还可以添加一些额外的步骤,如非最大抑制等来优化检测的结果。 需要注意的是,Moravec检测算法是一种基于计算灰度变化的算法,对于噪声较大或亮度不均匀的图像可能效果不佳。因此,在实际应用中,我们可能需要结合其他的检测算法来获得更好的结果。 ### 回答3: Moravec检测是一种在计算机视觉中常用的检测算法。这个算法可以用Python来实现。 实现Moravec检测的方法如下: 1. 首先,将图像转换为灰度图像,这是因为检测算法对于灰度图像更为适用。 2. 然后,对于每个像素,计算其在x和y方向上的梯度,可以使用Sobel算子等滤波器来计算梯度。 3. 接下来,对于每个像素,计算其与其周围窗口中的像素的差异度量。 - 可以使用简单平方差(Sum of Squared Differences, SSD)或小波变换等方法计算差异度量。 - 可以指定一个窗口大小,通常是3x3或5x5大小的窗口。 4. 根据差异度量,判断当前像素是否为。 - 如果差异度量高于一定的阈值,即认为当前像素为。 - 可以根据具体应用场景和对检测的要求来确定阈值的选择。 以下是一个简单的Python代码实现Moravec检测的示例: ```python import cv2 import numpy as np def moravec_corner_detection(image, window_size=3, threshold=100): gray_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY) height, width = gray_image.shape corners = [] for y in range(window_size//2, height-window_size//2): for x in range(window_size//2, width-window_size//2): min_diff = np.inf for dy in [-1, 0, 1]: for dx in [-1, 0, 1]: if dy == 0 and dx == 0: continue diff = np.sum(np.square(gray_image[y:y+window_size, x:x+window_size] - gray_image[y+dy:y+dy+window_size, x+dx:x+dx+window_size])) min_diff = min(min_diff, diff) if min_diff > threshold: corners.append((x, y)) return corners # 读取图像 image = cv2.imread('image.jpg') # 调用检测函数 corners = moravec_corner_detection(image) # 在图像上绘制 for (x, y) in corners: cv2.circle(image, (x, y), 3, (0, 255, 0), -1) # 显示图像 cv2.imshow('Corners', image) cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows() ``` 以上代码中,`window_size`表示窗口大小,`threshold`表示的阈值。通过调整这两个参数的值,可以得到不同的检测效果。
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