仿射变换OpenCV实现的最小二乘优化

仿射变换OpenCV实现的最小二乘优化

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// opencv中关于仿射变换的实现代码:
cv::Mat cv::getAffineTransform( const Point2f src[], const Point2f dst[] )
{
    Mat M(2, 3, CV_64F), X(6, 1, CV_64F, M.ptr());
    double a[6*6], b[6];
    Mat A(6, 6, CV_64F, a), B(6, 1, CV_64F, b);

    for( int i = 0; i < 3; i++ )
    {
        int j = i*12;
        int k = i*12+6;
        a[j] = a[k+3] = src[i].x;
        a[j+1] = a[k+4] = src[i].y;
        a[j+2] = a[k+5] = 1;
        a[j+3] = a[j+4] = a[j+5] = 0;
        a[k] = a[k+1] = a[k+2] = 0;
        b[i*2] = dst[i].x;
        b[i*2+1] = dst[i].y;
    }

    solve( A, B, X );
    return M;
}

本函数只接受三个点的仿射变换,并不能处理样本点超过三个点、需要用最小二乘来找最接近的仿射变换的方式,所以笔者修改了本函数的实现,重新定义了一个如下:

// 仿射变换模型,线性回归,正规方程求解参数矩阵的方法
cv::Mat myGetAffineTransform(const cv::Point2f src[], const cv::Point2f dst[], int m)
{
    cv::Mat_<float> X = cv::Mat(m, 3, CV_32FC1, cv::Scalar(0));
    cv::Mat_<float> Y = cv::Mat(m, 2, CV_32FC1, cv::Scalar(0));

    for (int i = 0; i < m; i++)
    {
        float x0 = src[i].x, x1 = src[i].y;
        float y0 = dst[i].x, y1 = dst[i].y;

        X(i, 0) = x0;
        X(i, 1) = x1;
        X(i, 2) = 1;

        Y(i, 0) = y0;
        Y(i, 1) = y1;
    }

    cv::Mat_<float> F = (X.t()*X).inv()*(X.t()*Y);

    // cout << F << endl;

    return F.t();
}

本实现是基于最小二乘的正规矩阵方法求解。正好与之前的一篇机器学习的文章呼应。可以参考:机器学习(四)正规方程求解线性回归问题、正规方法与梯度法的优劣

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