SIFT和SURF的比對

【原文：http://www.cnblogs.com/tornadomeet/archive/2012/03/08/2384843.html】

因為最近準備看特征點檢查方面的源碼，而其中最著名的算法就是sift和surf。是以這次主要是學會怎樣使用opencv中的sift和surf函數來檢測特征點和描述特征點，以及怎樣使用其算法來進行特征點比對。慶幸的是，sift算法雖然是專利，但是在opencv的努力下也獲得了作者的允許，将其加入了新版本的opencv中了。

使用環境：opencv2.3.1+vs2010

功能：找出2幅圖中特征點，并将其描述出來，且在2幅中進行比對。2幅圖内容相同，但是經過了曝光，旋轉，縮放處理過。

首先來看sift算法函數的使用。

工程代碼：

// sift_test.cpp : 定義控制台應用程式的入口點。

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include "opencv2/core/core.hpp"//因為在屬性中已經配置了opencv等目錄，是以把其當成了本地目錄一樣
#include "opencv2/features2d/features2d.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"

using namespace cv;
using namespace std;

void readme();

int main(int argc,char* argv[])
{
    Mat img_1=imread("./image/query.png",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);//宏定義時CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE=0，也就是讀取灰階圖像
    Mat img_2=imread("./image/rs_query.png",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);//一定要記得這裡路徑的斜線方向，這與Matlab裡面是相反的
    
    if(!img_1.data || !img_2.data)//如果資料為空
    {
        cout<<"opencv error"<<endl;
        return -1;
    }
    cout<<"open right"<<endl;

    //第一步，用SIFT算子檢測關鍵點
    
    SiftFeatureDetector detector;//構造函數采用内部預設的
    std::vector<KeyPoint> keypoints_1,keypoints_2;//構造2個專門由點組成的點向量用來存儲特征點

    detector.detect(img_1,keypoints_1);//将img_1圖像中檢測到的特征點存儲起來放在keypoints_1中
    detector.detect(img_2,keypoints_2);//同理

    //在圖像中畫出特征點
    Mat img_keypoints_1,img_keypoints_2;

    drawKeypoints(img_1,keypoints_1,img_keypoints_1,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DEFAULT);//在記憶體中畫出特征點
    drawKeypoints(img_2,keypoints_2,img_keypoints_2,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DEFAULT);

    imshow("sift_keypoints_1",img_keypoints_1);//顯示特征點
    imshow("sift_keypoints_2",img_keypoints_2);

    //計算特征向量
    SiftDescriptorExtractor extractor;//定義描述子對象

    Mat descriptors_1,descriptors_2;//存放特征向量的矩陣

    extractor.compute(img_1,keypoints_1,descriptors_1);//計算特征向量
    extractor.compute(img_2,keypoints_2,descriptors_2);

    //用burte force進行比對特征向量
    BruteForceMatcher<L2<float>>matcher;//定義一個burte force matcher對象
    vector<DMatch>matches;
    matcher.match(descriptors_1,descriptors_2,matches);

    //繪制比對線段
    Mat img_matches;
    drawMatches(img_1,keypoints_1,img_2,keypoints_2,matches,img_matches);//将比對出來的結果放入記憶體img_matches中

    //顯示比對線段
    imshow("sift_Matches",img_matches);//顯示的标題為Matches
    waitKey(0);
    return 0;
}      

運作結果如下：

下面看surf算法函數的使用(和sift基本一樣，就是函數名改了下而已)：

工程代碼：

// surf_test.cpp : 定義控制台應用程式的入口點。
//

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include "opencv2/core/core.hpp"//因為在屬性中已經配置了opencv等目錄，是以把其當成了本地目錄一樣
#include "opencv2/features2d/features2d.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"

using namespace cv;
using namespace std;

void readme();

int main(int argc,char* argv[])
{
    Mat img_1=imread("./image/query.png",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);//宏定義時CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE=0，也就是讀取灰階圖像
    Mat img_2=imread("./image/rs_query.png",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);//一定要記得這裡路徑的斜線方向，這與Matlab裡面是相反的
    
    if(!img_1.data || !img_2.data)//如果資料為空
    {
        cout<<"opencv error"<<endl;
        return -1;
    }
    cout<<"open right"<<endl;

    //第一步，用SURF算子檢測關鍵點
    int minHessian=400;

    SurfFeatureDetector detector(minHessian);
    std::vector<KeyPoint> keypoints_1,keypoints_2;//構造2個專門由點組成的點向量用來存儲特征點

    detector.detect(img_1,keypoints_1);//将img_1圖像中檢測到的特征點存儲起來放在keypoints_1中
    detector.detect(img_2,keypoints_2);//同理

    //在圖像中畫出特征點
    Mat img_keypoints_1,img_keypoints_2;

    drawKeypoints(img_1,keypoints_1,img_keypoints_1,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DEFAULT);
    drawKeypoints(img_2,keypoints_2,img_keypoints_2,Scalar::all(-1),DrawMatchesFlags::DEFAULT);

    imshow("surf_keypoints_1",img_keypoints_1);
    imshow("surf_keypoints_2",img_keypoints_2);

    //計算特征向量
    SurfDescriptorExtractor extractor;//定義描述子對象

    Mat descriptors_1,descriptors_2;//存放特征向量的矩陣

    extractor.compute(img_1,keypoints_1,descriptors_1);
    extractor.compute(img_2,keypoints_2,descriptors_2);

    //用burte force進行比對特征向量
    BruteForceMatcher<L2<float>>matcher;//定義一個burte force matcher對象
    vector<DMatch>matches;
    matcher.match(descriptors_1,descriptors_2,matches);

    //繪制比對線段
    Mat img_matches;
    drawMatches(img_1,keypoints_1,img_2,keypoints_2,matches,img_matches);//将比對出來的結果放入記憶體img_matches中

    //顯示比對線段
    imshow("surf_Matches",img_matches);//顯示的标題為Matches
    waitKey(0);
    return 0;
}      

其運作結果如下：

      從這個實驗可以知道，在opencv中使用這2個算法是多麼的簡單！隻需要簡單的幾個參數就可以達到很好的效果。但這隻是opencv的低級應用，我們應該在最好能用opencv一些内部函數來幫助實作自己的算法和想法。這就是分析opencv源碼的主要目的。

     另外，從實驗的過程中可以感覺出來surf算法的運作時間比sift快很多，且特征點的數目檢測得比較多，其它的暫時還沒差別出來。歡迎交流，謝謝！