Surf算法学习心得(二)——源码简析

Surf算法源代码分析

surf算法源代码分为两种文件，学过C/C++的都知道，在此不多说。头文件主要包括：imload.h、ipoint.h、image.h、fasthessian.h、surf.h、surflib.h，其中每个文件用于声明一个特定的相应类，下面大体进行简单介绍。

ImLoad.h——声明类ImLoad，主要封装了对图像的读取和保存函数。

Image *readImage(const char *filename); //从图像文件中读取图像

void saveImage(const char *filename, Image* im); //将图像保存到文件中

ipoint.h——声明类Ipoint，主要定义关键点的相应属性。

Ipoint(){ //构造函数

ivec = NULL;

ori = 0.0;

};

~Ipoint(){ //析构函数

if (ivec)

delete [] ivec;

};

void allocIvec(const int si){ //内存空间分配

ivec = new double[si];

};

double x, y; //特征点在图像中的坐标

double scale; //检测范围

double strength; //特征点的强度

double ori; //特征点主方向

int laplace; //Laplacian相关的值

double *ivec; //特征点描述器(局部特征)

image.h——声明类Image，主要定义图像的相关属性。

Image(const int w, const int h); //带参数的构造函数

~Image(); //析构函数

Image(double **pixels, int w, int h); //根据已存在的像素数组构造图像

Image(Image *im, bool doubleImSize=false); //构造积分图像

void setFrame(unsigned char *im); //通过单一的帧到(预初始化)结构

void setFrame(Image *im);

Image *HalfImage(); //将图片长宽个变为原来的1/2

double getHessian(int *x); //获得特定点的Hessian检测值

int getTrace(int *x); //获得Hessian矩阵的迹(线性代数中学过迹)

double **getPixels() const; //获得指向图像像素的指针

double getPix(const int x, const int y) const { //获得某一指定位置的像素值

return _pixels[y][x];

}

double &getPix(const int x, const int y) { //重载getPix并返回引用

return _pixels[y][x];

}

void setPix(const int x, const int y, const double val) { //设置指定位置的像素值

_pixels[y][x] = val;

}

int getWidth();

int getHeight();

void setWidth(int wi);

void setHeight(int hi);

void allocPixels(int w, int h); //为图像像素分配二维内存空间

double *_buf; //指向图像实际缓冲区的指针

double **_pixels; //指向图像像素二维数组的指针

int _height, _width;

int _orihi; //原始图像高度

bool _ref; //对图像是否为引用的一种标志

fasthessian.h——声明类FastHessian，主要定义算法中的快速Hessian检测子方法

~FastHessian();

//带参数的构造方法

FastHessian(Image *im, std::vector< Ipoint >& ip, double thres = 0.2, bool doub = false,

short int initMasksize = 9, short int samplingStep = 2,

short int octaves = 4);

void setIimage( Image *iim ); //传入积分图像

void getInterestPoints(); //检测图像的所有特征点

//在特定位置创建新的点，并在一定范围内

void makeIpoint(double x, double y, double scale, double strength=0);

void allocateOctave(); //为Octave分配内存空间

//Fast non-maximum-suppression

void findMaximum(int *borders, int o, int octave);

void interpFeature(int s, int row, int col, Image *map,

int o, int octave, int movesRemain,

int *borders);

int fitQuadrat(int s, int r, int c, double &res);

Image *_Iimage;

Image **_scaleLevel; //Octaves

int _vas[9]; //向量变量

double _threshold; //检测特征点时的阈值

bool _doubled; //图像是否放大

std::vector< Ipoint >& _ipts; //从外部传进来的指向特征点向量的引用

short int _initLobe; //在某一方向第二次求导时的初始lobe值，默认为3

short int _maxScales; //Number scales

short int _maxOctaves; //Number octaves

short int _sampling; //The sampling step

int _width; //积分图像的宽

int _height;

double _offset[3]; //二次拟合的结果

surf.h——声明surf，主要用于定义Surf中关键点相应的描述器

Surf();

Surf(Image *im, bool dbl=false, bool usurf=false,

bool ext=false, int insi=4);

~Surf();

int getVectLength(); //获得特征描述器向量的长度

void setIpoint(Ipoint *ipt); //为一个需要计算的描述器设置相应点

void assignOrientation(); //定向分配重现

void makeDescriptor(); //计算不变图像特征

void createVector(double scale, //创建向量

double row, double col);

void createUprightVector(double scale,

double row, double col);

void AddSample(int r, int c, double rpos, //向向量添加样本

double cpos, double rx, double cx, int step);

void AddUprightSample(int r, int c, double rpos,

double cpos, double rx, double cx, int step);

void PlaceInIndex(double mag1, int ori1, //为向量中样本设置索引值

double mag2, int ori2, double rx, double cx);

//! Normalise descriptor vector for illumination invariance for Lambertian surfaces

void normalise();

void createLookups(); //创建查找表

surflib.h——声明surf算法要用到的库函数。

//针对整个图像定义关键点及其相应描述器（关键点附加的详细信息（局部特征））

//其中关键点信息保存在向量ipts当中

inline void surfDetDes(Image *im, std::vector< Ipoint >& ipts,

double thres = 4.0, bool doubleImageSize = false,

int initLobe = 3, int samplingStep = 2, int octaves = 4,

bool upright = false, bool extended = false, int indexSize = 4)

//针对一个给定的特征点，计算相应的描述器（局部特征）

inline void surfDes(Image *im, std::vector< Ipoint >& ipts,

bool doubleImageSize = false,

bool upright = false, bool extended = false, int indexSize = 4)

编译运行

cmd下进入可执行文件目录，输入可执行文件名，得到如下提示：



可以在相应的提示下进行运行，如：



注意：输入文件 -i 参数后面的文件必须是PGM格式的图像文件，可以自行网上下载，有个“人脸pgm图片库”可以拿来使用，输出不限，如本程序中是output.txt

运行完成后，打开文件output.txt可以看到文件中的如下数据：



这只是一个简单的示例，直接运行可执行文件名出现的帮助里面还有很多选项，别的选项也就是与Surf算法源代码中的那些参数对应的，大家应该都懂的，要学习的可以试一下，这样就能更深入的了解Surf算法。另外源文件中有文件README的说明 ，里面有关于数据格式以及数据输入输出格式的说明，有兴趣的朋友可以自行研究下