OPENCV下SIFT算法使用方法笔记

这几天继续在看Lowe大神的SIFT神作，看的眼花手脚抽筋。也是醉了！！！！实在看不下去，来点干货。我们知道opencv下自带SIFT特征检测以及MATCH匹配的库，这些库完全可以让我们进行傻瓜似的操作。但实际用起来的时候还不是那么简单。下文将对一个典型的基于OPENCV的SIFT特征点提取以及匹配的例程进行分析，并由此分析详细的对OPENCV中SIFT算法的使用进行一个介绍。

OPENCV下SIFT特征点提取与匹配的大致流程如下：

读取图片-》特征点检测（位置，角度，层）-》特征点描述的提取（16*8维的特征向量）-》匹配-》显示

其中，特征点提取主要有两个步骤，见上行黄子部分。下面做具体分析。

1、使用opencv内置的库读取两幅图片

2、生成一个SiftFeatureDetector的对象，这个对象顾名思义就是SIFT特征的探测器，用它来探测衣服图片中SIFT点的特征，存到一个KeyPoint类型的vector中。这里有必要说keypoint的数据结构，涉及内容较多，具体分析查看opencv中keypoint数据结构分析，里面讲的自认为讲的还算详细（表打我……）。简而言之最重要的一点在于：

keypoint只是保存了opencv的sift库检测到的特征点的一些基本信息，但sift所提取出来的特征向量其实不是在这个里面，特征向量通过SiftDescriptorExtractor 提取，结果放在一个Mat的数据结构中。这个数据结构才真正保存了该特征点所对应的特征向量。具体见后文对SiftDescriptorExtractor 所生成的对象的详解。

就因为这点没有理解明白耽误了一上午的时间。哭死！

3、对图像所有KEYPOINT提取其特征向量：

得到keypoint只是达到了关键点的位置，方向等信息，并无该特征点的特征向量，要想提取得到特征向量就还要进行SiftDescriptorExtractor 的工作，建立了SiftDescriptorExtractor 对象后，通过该对象，对之前SIFT产生的特征点进行遍历，找到该特征点所对应的128维特征向量。具体方法参见opencv中SiftDescriptorExtractor所做的SIFT特征向量提取工作简单分析。通过这一步后，所有keypoint关键点的特征向量被保存到了一个MAT的数据结构中，作为特征。

4、对两幅图的特征向量进行匹配，得到匹配值。

两幅图片的特征向量被提取出来后，我们就可以使用BruteForceMatcher对象对两幅图片的descriptor进行匹配，得到匹配的结果到matches中，这其中具体的匹配方法暂没细看，过段时间补上。

至此，SIFT从特征点的探测到最后的匹配都已经完成，虽然匹配部分不甚了解，只扫对于如何使用OPENCV进行sift特征的提取有了一定的理解。接下来可以开始进行下一步的工作了。

附:使用OPENCV下SIFT库做图像匹配的例程

// opencv_empty_proj.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/features2d/features2d.hpp>
#include<opencv2/nonfree/nonfree.hpp>
#include<opencv2/legacy/legacy.hpp>
#include<vector>
using namespace std;
using namespace cv;

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	const char* imagename = "img.jpg";

	//从文件中读入图像
	Mat img = imread(imagename);
	Mat img2=imread("img2.jpg");

	//如果读入图像失败
	if(img.empty())
	{
			fprintf(stderr, "Can not load image %s\n", imagename);
			return -1;
	}
	if(img2.empty())
	{
			fprintf(stderr, "Can not load image %s\n", imagename);
			return -1;
	}
	//显示图像
	imshow("image before", img);
	imshow("image2 before",img2);

	//sift特征检测
	SiftFeatureDetector  siftdtc;
	vector<KeyPoint>kp1,kp2;

	siftdtc.detect(img,kp1);
	Mat outimg1;
	drawKeypoints(img,kp1,outimg1);
	imshow("image1 keypoints",outimg1);
	KeyPoint kp;

	vector<KeyPoint>::iterator itvc;
	for(itvc=kp1.begin();itvc!=kp1.end();itvc++)
	{
		cout<<"angle:"<<itvc->angle<<"\t"<<itvc->class_id<<"\t"<<itvc->octave<<"\t"<<itvc->pt<<"\t"<<itvc->response<<endl;
	}

	siftdtc.detect(img2,kp2);
	Mat outimg2;
	drawKeypoints(img2,kp2,outimg2);
	imshow("image2 keypoints",outimg2);

	SiftDescriptorExtractor extractor;
	Mat descriptor1,descriptor2;
	BruteForceMatcher<L2<float>> matcher;
	vector<DMatch> matches;
	Mat img_matches;
	extractor.compute(img,kp1,descriptor1);
	extractor.compute(img2,kp2,descriptor2);

	imshow("desc",descriptor1);
	cout<<endl<<descriptor1<<endl;
	matcher.match(descriptor1,descriptor2,matches);

	drawMatches(img,kp1,img2,kp2,matches,img_matches);
	imshow("matches",img_matches);

	//此函数等待按键，按键盘任意键就返回
	waitKey();
	return 0;
}