视觉里程计
前边我省略了大量用数学知识来描述的内容，比如三维世界中刚体运动的描述方式，包括旋转矩阵，旋转向量，欧拉角，四元数等，但是我们在下边仍然要去自己学习。
视觉里程计的主流方法是特征点法，顾名思义，即从图像中选取比较有代表性的点，观察各个图像中这些点的位置来判断物体的移动。下面只介绍几种常用的特征点。
ORB特征匹配
ORB特征由关键点和描述子组成，提取ORB特征分为以下几个步骤：
- FAST角点提取，找出图像中的角点。它的主要思想是如果一个像素与邻域的像素差别较大，那么它很可能是角点。
- BRIEF描述子，在提取完关键点后，我们对每个点计算其描述子。BRIEF是一种二进制描述子，它通过对比关键点附件两个像素大小关系来得到，适用于实时的图像匹配。
- 特征匹配是最为关键的一步，有暴力匹配法和快速近似最近邻算法。通过对图像与图像或者图像与地图之间的描述子进行准确匹配，我们可以为后续的姿态估计，优化等操作减轻大量负担，OPENCV中已经集成了这些算法，下面我们将通过代码来实现它。
#include <iostream>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/features2d/features2d.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;
int main ( int argc, char** argv )
{
if ( argc != 3 )
{
cout<<"usage: feature_extraction img1 img2"<<endl;
return 1;
}
//-- 读取图像
Mat img_1 = imread ( argv[1], CV_LOAD_IMAGE_COLOR );
Mat img_2 = imread ( argv[2], CV_LOAD_IMAGE_COLOR );
//-- 初始化
std::vector<KeyPoint> keypoints_1, keypoints_2;
Mat descriptors_1, descriptors_2;
Ptr<FeatureDetector> detector = ORB::create();
Ptr<DescriptorExtractor> descriptor = ORB::create();
// Ptr<FeatureDetector> detector = FeatureDetector::create(detector_name);
// Ptr<DescriptorExtractor> descriptor = DescriptorExtractor::create(descriptor_name);
Ptr<DescriptorMatcher> matcher = DescriptorMatcher::create ( "BruteForce-Hamming" );
//-- 第一步:检测 Oriented FAST 角点位置
detector->detect ( img_1,keypoints_1 );
detector->detect ( img_2,keypoints_2 );
//-- 第二步:根据角点位置计算 BRIEF 描述子
descriptor->compute ( img_1, keypoints_1, descriptors_1 );
descriptor->compute ( img_2, keypoints_2, descriptors_2 );
Mat outimg1;
drawKeypoints( img_1, keypoints_1, outimg1, Scalar::all(-1), DrawMatchesFlags::DEFAULT );
imshow("ORB特征点",outimg1);
//-- 第三步:对两幅图像中的BRIEF描述子进行匹配，使用 Hamming 距离
vector<DMatch> matches;
//BFMatcher matcher ( NORM_HAMMING );
matcher->match ( descriptors_1, descriptors_2, matches );
//-- 第四步:匹配点对筛选
double min_dist=10000, max_dist=0;
//找出所有匹配之间的最小距离和最大距离, 即是最相似的和最不相似的两组点之间的距离
for ( int i = 0; i < descriptors_1.rows; i++ )
{
double dist = matches[i].distance;
if ( dist < min_dist ) min_dist = dist;
if ( dist > max_dist ) max_dist = dist;
}
// 仅供娱乐的写法
min_dist = min_element( matches.begin(), matches.end(), [](const DMatch& m1, const DMatch& m2) {return m1.distance<m2.distance;} )->distance;
max_dist = max_element( matches.begin(), matches.end(), [](const DMatch& m1, const DMatch& m2) {return m1.distance<m2.distance;} )->distance;
printf ( "-- Max dist : %f \n", max_dist );
printf ( "-- Min dist : %f \n", min_dist );
//当描述子之间的距离大于两倍的最小距离时,即认为匹配有误.但有时候最小距离会非常小,设置一个经验值30作为下限.
std::vector< DMatch > good_matches;
for ( int i = 0; i < descriptors_1.rows; i++ )
{
if ( matches[i].distance <= max ( 2*min_dist, 30.0 ) )
{
good_matches.push_back ( matches[i] );
}
}
//-- 第五步:绘制匹配结果
Mat img_match;
Mat img_goodmatch;
drawMatches ( img_1, keypoints_1, img_2, keypoints_2, matches, img_match );
drawMatches ( img_1, keypoints_1, img_2, keypoints_2, good_matches, img_goodmatch );
imshow ( "所有匹配点对", img_match );
imshow ( "优化后匹配点对", img_goodmatch );
waitKey(0);
return 0;
}
今天的分享就到这里，谢谢大家！
