应用OpenCV和Python进行SIFT算法的实现详解-创新互联

应用OpenCV和Python进行SIFT算法的实现

如下图为进行测试的gakki101和gakki102，分别验证基于BFmatcher、FlannBasedMatcher等的SIFT算法，对比其优劣。为体现出匹配效果对于旋转特性的优势，将图gakki101做成具有旋转特性的效果。

基于BFmatcher的SIFT实现

BFmatcher（Brute-Force Matching）暴力匹配，应用BFMatcher.knnMatch( )函数来进行核心的匹配，knnMatch（k-nearest neighbor classification）k近邻分类算法。

kNN算法则是从训练集中找到和新数据最接近的k条记录，然后根据他们的主要分类来决定新数据的类别。该算法涉及3个主要因素：训练集、距离或相似的衡量、k的大小。kNN算法的核心思想是如果一个样本在特征空间中的k个最相邻的样本中的大多数属于某一个类别，则该样本也属于这个类别，并具有这个类别上样本的特性。该方法在确定分类决策上只依据最邻近的一个或者几个样本的类别来决定待分样本所属的类别。

kNN方法在类别决策时，只与极少量的相邻样本有关。由于kNN方法主要靠周围有限的邻近的样本，而不是靠判别类域的方法来确定所属类别的，因此对于类域的交叉或重叠较多的待分样本集来说，kNN方法较其他方法更为适合。
经检验 BFmatcher在做匹配时会耗费大量的时间。

代码段如下：

import numpy as np
import cv2
from matplotlib import pyplot as plt

imgname1 = 'E:/other/gakki101.jpg'
imgname2 = 'E:/other/gakki102.jpg'

sift = cv2.xfeatures2d.SIFT_create()

img1 = cv2.imread(imgname1)
gray1 = cv2.cvtColor(img1, cv2.COLOR_BGR2GRAY) #灰度处理图像
kp1, des1 = sift.detectAndCompute(img1,None)  #des是描述子

img2 = cv2.imread(imgname2)
gray2 = cv2.cvtColor(img2, cv2.COLOR_BGR2GRAY)#灰度处理图像
kp2, des2 = sift.detectAndCompute(img2,None) #des是描述子

hmerge = np.hstack((gray1, gray2)) #水平拼接
cv2.imshow("gray", hmerge) #拼接显示为gray
cv2.waitKey(0)

img3 = cv2.drawKeypoints(img1,kp1,img1,color=(255,0,255)) #画出特征点，并显示为红色圆圈
img4 = cv2.drawKeypoints(img2,kp2,img2,color=(255,0,255)) #画出特征点，并显示为红色圆圈
hmerge = np.hstack((img3, img4)) #水平拼接
cv2.imshow("point", hmerge) #拼接显示为gray
cv2.waitKey(0)
# BFMatcher解决匹配
bf = cv2.BFMatcher()
matches = bf.knnMatch(des1,des2, k=2)
# 调整ratio
good = []
for m,n in matches:
  if m.distance < 0.75*n.distance:
    good.append([m])

img5 = cv2.drawMatchesKnn(img1,kp1,img2,kp2,matches,None,flags=2)
cv2.imshow("BFmatch", img5)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()