opencv中的goodFeaturesToTrack函数可以计算Harris角点和shi-tomasi角点,但默认情况下计算的是shi-tomasi角点,函数原型如下:
void cv::goodFeaturesToTrack( InputArray _image, OutputArray _corners, int maxCorners, double qualityLevel, double minDistance, InputArray _mask, int blockSize, bool useHarrisDetector, double harrisK )
_image:8位或32位浮点型输入图像,单通道
_corners:保存检测出的角点
maxCorners:角点数目最大值,如果实际检测的角点超过此值,则只返回前maxCorners个强角点
qualityLevel:角点的品质因子
minDistance:对于初选出的角点而言,如果在其周围minDistance范围内存在其他更强角点,则将此角点删除
_mask:指定感兴趣区,如不需在整幅图上寻找角点,则用此参数指定ROI
blockSize:计算协方差矩阵时的窗口大小
useHarrisDetector:指示是否使用Harris角点检测,如不指定,则计算shi-tomasi角点
harrisK:Harris角点检测需要的k值
goodFeaturesToTrack函数的定义在imgproc文件的featureselect.cpp中,下面给出了goodFeaturesToTrack函数的详细注释。
void cv::goodFeaturesToTrack( InputArray _image, OutputArray _corners, int maxCorners, double qualityLevel, double minDistance, InputArray _mask, int blockSize, bool useHarrisDetector, double harrisK ) { //如果需要对_image全图操作,则给_mask传入cv::Mat(),否则传入感兴趣区域 Mat image = _image.getMat(), mask = _mask.getMat(); CV_Assert( qualityLevel > 0 && minDistance >= 0 && maxCorners >= 0 ); //对参数有一些基本要求 CV_Assert( mask.empty() || (mask.type() == CV_8UC1 && mask.size() == image.size()) ); Mat eig, tmp; //eig存储每个像素协方差矩阵的最小特征值,tmp用来保存经膨胀后的eig if( useHarrisDetector ) cornerHarris( image, eig, blockSize, 3, harrisK ); //blockSize是计算2*2协方差矩阵的窗口大小,sobel算子窗口为3,harrisK是计算Harris角点时需要的值 else cornerMinEigenVal( image, eig, blockSize, 3 ); //计算每个像素对应的协方差矩阵的最小特征值,保存在eig中 double maxVal = 0; minMaxLoc( eig, 0, &maxVal, 0, 0, mask ); //maxVal保存了eig的最大值 threshold( eig, eig, maxVal*qualityLevel, 0, THRESH_TOZERO ); //阈值设置为maxVal乘以qualityLevel,大于此阈值的保持不变,小于此阈值的都设为0 //默认用3*3的核膨胀,膨胀之后,除了局部最大值点和原来相同,其它非局部最大值点被 //3*3邻域内的最大值点取代,如不理解,可看一下灰度图像的膨胀原理 dilate( eig, tmp, Mat()); //tmp中保存了膨胀之后的eig Size imgsize = image.size(); vector<const float*> tmpCorners; //存放粗选出的角点地址 // collect list of pointers to features - put them into temporary image for( int y = 1; y < imgsize.height - 1; y++ ) { const float* eig_data = (const float*)eig.ptr(y); //获得eig第y行的首地址 const float* tmp_data = (const float*)tmp.ptr(y); //获得tmp第y行的首地址 const uchar* mask_data = mask.data ? mask.ptr(y) : 0; for( int x = 1; x < imgsize.width - 1; x++ ) { float val = eig_data[x]; if( val != 0 && val == tmp_data[x] && (!mask_data || mask_data[x]) ) //val == tmp_data[x]说明这是局部极大值 tmpCorners.push_back(eig_data + x); //保存其位置 } } //-----------此分割线以上是根据特征值粗选出的角点,我们称之为弱角点----------// //-----------此分割线以下还要根据minDistance进一步筛选角点,仍然能存活下来的我们称之为强角点----------// sort( tmpCorners, greaterThanPtr<float>() ); //按特征值降序排列,注意这一步很重要,后面的很多编程思路都是建立在这个降序排列的基础上 vector<Point2f> corners; size_t i, j, total = tmpCorners.size(), ncorners = 0; //下面的程序有点稍微难理解,需要自己仔细想想 if(minDistance >= 1) { // Partition the image into larger grids int w = image.cols; int h = image.rows; const int cell_size = cvRound(minDistance); //向最近的整数取整 //这里根据cell_size构建了一个矩形窗口grid(虽然下面的grid定义的是vector<vector>,而并不是我们这里说的矩形窗口,但为了便于理解,还是将grid想象成一个grid_width * grid_height的矩形窗口比较好),除以cell_size说明grid窗口里相差一个像素相当于_image里相差minDistance个像素,至于为什么加上cell_size - 1后面会讲 const int grid_width = (w + cell_size - 1) / cell_size; const int grid_height = (h + cell_size - 1) / cell_size; std::vector<std::vector<Point2f> > grid(grid_width*grid_height); //vector里面是vector,grid用来保存获得的强角点坐标 minDistance *= minDistance; //平方,方面后面计算,省的开根号 for( i = 0; i < total; i++ ) // 刚刚粗选的弱角点,都要到这里来接收新一轮的考验 { int ofs = (int)((const uchar*)tmpCorners[i] - eig.data); //tmpCorners中保存了角点的地址,eig.data返回eig内存块的首地址 int y = (int)(ofs / eig.step); //角点在原图像中的行 int x = (int)((ofs - y*eig.step)/sizeof(float)); //在原图像中的列 bool good = true; //先认为当前角点能接收考验,即能被保留下来 int x_cell = x / cell_size; //x_cell,y_cell是角点(y,x)在grid中的对应坐标 int y_cell = y / cell_size; int x1 = x_cell - 1; // (y_cell,x_cell)的4邻域像素 int y1 = y_cell - 1; //现在知道为什么前面grid_width定义时要加上cell_size - 1了吧,这是为了使得(y,x)在grid中的4邻域像素都存在,也就是说(y_cell,x_cell)不会成为边界像素 int x2 = x_cell + 1; int y2 = y_cell + 1; // boundary check,再次确认x1,y1,x2或y2不会超出grid边界 x1 = std::max(0, x1); //比较0和x1的大小 y1 = std::max(0, y1); x2 = std::min(grid_width-1, x2); y2 = std::min(grid_height-1, y2); //记住grid中相差一个像素,相当于_image中相差了minDistance个像素 for( int yy = y1; yy <= y2; yy++ ) // 行 { for( int xx = x1; xx <= x2; xx++ ) //列 { vector <Point2f> &m = grid[yy*grid_width + xx]; //引用 if( m.size() ) //如果(y_cell,x_cell)的4邻域像素,也就是(y,x)的minDistance邻域像素中已有被保留的强角点 { for(j = 0; j < m.size(); j++) //当前角点周围的强角点都拉出来跟当前角点比一比 { float dx = x - m[j].x; float dy = y - m[j].y; //注意如果(y,x)的minDistance邻域像素中已有被保留的强角点,则说明该强角点是在(y,x)之前就被测试过的,又因为tmpCorners中已按照特征值降序排列(特征值越大说明角点越好),这说明先测试的一定是更好的角点,也就是已保存的强角点一定好于当前角点,所以这里只要比较距离,如果距离满足条件,可以立马扔掉当前测试的角点 if( dx*dx + dy*dy < minDistance ) { good = false; goto break_out; } } } } // 列 } //行 break_out: if(good) { // printf("%d: %d %d -> %d %d, %d, %d -- %d %d %d %d, %d %d, c=%d\n", // i,x, y, x_cell, y_cell, (int)minDistance, cell_size,x1,y1,x2,y2, grid_width,grid_height,c); grid[y_cell*grid_width + x_cell].push_back(Point2f((float)x, (float)y)); corners.push_back(Point2f((float)x, (float)y)); ++ncorners; if( maxCorners > 0 && (int)ncorners == maxCorners ) //由于前面已按降序排列,当ncorners超过maxCorners的时候跳出循环直接忽略tmpCorners中剩下的角点,反正剩下的角点越来越弱 break; } } } else //除了像素本身,没有哪个邻域像素能与当前像素满足minDistance < 1,因此直接保存粗选的角点 { for( i = 0; i < total; i++ ) { int ofs = (int)((const uchar*)tmpCorners[i] - eig.data); int y = (int)(ofs / eig.step); //粗选的角点在原图像中的行 int x = (int)((ofs - y*eig.step)/sizeof(float)); //在图像中的列 corners.push_back(Point2f((float)x, (float)y)); ++ncorners; if( maxCorners > 0 && (int)ncorners == maxCorners ) break; } } Mat(corners).convertTo(_corners, _corners.fixedType() ? _corners.type() : CV_32F); /* for( i = 0; i < total; i++ ) { int ofs = (int)((const uchar*)tmpCorners[i] - eig.data); int y = (int)(ofs / eig.step); int x = (int)((ofs - y*eig.step)/sizeof(float)); if( minDistance > 0 ) { for( j = 0; j < ncorners; j++ ) { float dx = x - corners[j].x; float dy = y - corners[j].y; if( dx*dx + dy*dy < minDistance ) break; } if( j < ncorners ) continue; } corners.push_back(Point2f((float)x, (float)y)); ++ncorners; if( maxCorners > 0 && (int)ncorners == maxCorners ) break; } */ }