Улучшить сопоставление характерных точек с OpenCV

Альтернативным методом определения качественных совпадений признаков является тест отношения, предложенный Дэвидом Лоу в его статье на SIFT (пояснение на стр. 20). Этот тест отбрасывает плохие совпадения, вычисляя соотношение между лучшим и вторым лучшим совпадением. Если соотношение ниже некоторого порога, совпадение отбрасывается как некачественное.

std::vector<std::vector<cv::DMatch>> matches;
cv::BFMatcher matcher;
matcher.knnMatch(descriptors_1, descriptors_2, matches, 2);  // Find two nearest matches
vector<cv::DMatch> good_matches;
for (int i = 0; i < matches.size(); ++i)
{
    const float ratio = 0.8; // As in Lowe's paper; can be tuned
    if (matches[i][0].distance < ratio * matches[i][1].distance)
    {
        good_matches.push_back(matches[i][0]);
    }
}

Сравнив все алгоритмы обнаружения признаков, я нашел хорошую комбинацию, которая дает мне гораздо больше совпадений. Теперь я использую FAST для обнаружения функций, SIFT для извлечения функций и BruteForce для сопоставления. В сочетании с проверкой, находятся ли совпадения внутри определенной области, я получаю много совпадений, см. изображение:

_{(источник: codemax.de)}

Соответствующий код:

Ptr<FeatureDetector> detector;
detector = new DynamicAdaptedFeatureDetector ( new FastAdjuster(10,true), 5000, 10000, 10);
detector->detect(leftImageGrey, keypoints_1);
detector->detect(rightImageGrey, keypoints_2);

Ptr<DescriptorExtractor> extractor = DescriptorExtractor::create("SIFT");
extractor->compute( leftImageGrey, keypoints_1, descriptors_1 );
extractor->compute( rightImageGrey, keypoints_2, descriptors_2 );

vector< vector<DMatch> > matches;
Ptr<DescriptorMatcher> matcher = DescriptorMatcher::create("BruteForce");
matcher->knnMatch( descriptors_1, descriptors_2, matches, 500 );

//look whether the match is inside a defined area of the image
//only 25% of maximum of possible distance
double tresholdDist = 0.25 * sqrt(double(leftImageGrey.size().height*leftImageGrey.size().height + leftImageGrey.size().width*leftImageGrey.size().width));

vector< DMatch > good_matches2;
good_matches2.reserve(matches.size());  
for (size_t i = 0; i < matches.size(); ++i)
{ 
    for (int j = 0; j < matches[i].size(); j++)
    {
        Point2f from = keypoints_1[matches[i][j].queryIdx].pt;
        Point2f to = keypoints_2[matches[i][j].trainIdx].pt;

        //calculate local distance for each possible match
        double dist = sqrt((from.x - to.x) * (from.x - to.x) + (from.y - to.y) * (from.y - to.y));

        //save as best match if local distance is in specified area and on same height
        if (dist < tresholdDist && abs(from.y-to.y)<5)
        {
            good_matches2.push_back(matches[i][j]);
            j = matches[i].size();
        }
    }
}

Помимо проверки соотношения, вы можете:

Используйте только симметричные совпадения:

void symmetryTest(const std::vector<cv::DMatch> &matches1,const std::vector<cv::DMatch> &matches2,std::vector<cv::DMatch>& symMatches)
{
    symMatches.clear();
    for (vector<DMatch>::const_iterator matchIterator1= matches1.begin();matchIterator1!= matches1.end(); ++matchIterator1)
    {
        for (vector<DMatch>::const_iterator matchIterator2= matches2.begin();matchIterator2!= matches2.end();++matchIterator2)
        {
            if ((*matchIterator1).queryIdx ==(*matchIterator2).trainIdx &&(*matchIterator2).queryIdx ==(*matchIterator1).trainIdx)
            {
                symMatches.push_back(DMatch((*matchIterator1).queryIdx,(*matchIterator1).trainIdx,(*matchIterator1).distance));
                break;
            }
        }
    }
}

и поскольку это стереоизображение, используйте тест ransac:

void ransacTest(const std::vector<cv::DMatch> matches,const std::vector<cv::KeyPoint>&keypoints1,const std::vector<cv::KeyPoint>& keypoints2,std::vector<cv::DMatch>& goodMatches,double distance,double confidence,double minInlierRatio)
{
    goodMatches.clear();
    // Convert keypoints into Point2f
    std::vector<cv::Point2f> points1, points2;
    for (std::vector<cv::DMatch>::const_iterator it= matches.begin();it!= matches.end(); ++it)
    {
        // Get the position of left keypoints
        float x= keypoints1[it->queryIdx].pt.x;
        float y= keypoints1[it->queryIdx].pt.y;
        points1.push_back(cv::Point2f(x,y));
        // Get the position of right keypoints
        x= keypoints2[it->trainIdx].pt.x;
        y= keypoints2[it->trainIdx].pt.y;
        points2.push_back(cv::Point2f(x,y));
    }
    // Compute F matrix using RANSAC
    std::vector<uchar> inliers(points1.size(),0);
    cv::Mat fundemental= cv::findFundamentalMat(cv::Mat(points1),cv::Mat(points2),inliers,CV_FM_RANSAC,distance,confidence); // confidence probability
    // extract the surviving (inliers) matches
    std::vector<uchar>::const_iterator
    itIn= inliers.begin();
    std::vector<cv::DMatch>::const_iterator
    itM= matches.begin();
    // for all matches
    for ( ;itIn!= inliers.end(); ++itIn, ++itM)
    {
        if (*itIn)
        { // it is a valid match
            goodMatches.push_back(*itM);
        }
    }
}