Как обнаружить несколько объектов с OpenCV в C ++?

Question

Я получил вдохновение от этого ответа здесь , который является Python реализацией, но мне нужно C++, этот ответ работает очень хорошо, я подумал, что: detectAndCompute, чтобы получитьkeypoints, используйте kmeans для сегментирования их на кластеры, затем для каждого кластера выполните matcher->knnMatch с каждым из них descriptors, а затем выполните другие действия, такие как общий метод одиночного обнаружения.Основная проблема заключается в том, как обеспечить descriptors для процесса matcher->knnMatch каждого кластера?Я думал, что мы должны установить значение другого keypoints, соответствующего descriptor, равному 0 (бесполезно), я прав?И у меня возникли некоторые проблемы при попытке:

1. как оценить количество кластеров для kmeans?
2. Почему можно создать массив Mat для таких кластеров, как этот Mat descriptors_scene_clusters[3] = { Mat(descriptors_scene.rows, descriptors_scene.cols, CV_8U, Scalar(0)) };?

Очень ценю любую помощь, пожалуйста!

---

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/features2d/features2d.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <opencv2/calib3d/calib3d.hpp>
#include <opencv2/xfeatures2d.hpp>

using namespace cv;
using namespace cv::xfeatures2d;

#define MIN_MATCH_COUNT 10

int main()
{
    Mat img_object = imread("./2.PNG", IMREAD_GRAYSCALE);
    Mat img_scene = imread("./1.PNG", IMREAD_GRAYSCALE);

    Ptr<ORB> detector = ORB::create();
    std::vector<KeyPoint> keypoints_object, keypoints_scene;
    Mat descriptors_object, descriptors_scene;
    detector->detectAndCompute(img_object, cv::Mat(), keypoints_object, descriptors_object);
    detector->detectAndCompute(img_scene, cv::Mat(), keypoints_scene, descriptors_scene);


    std::cout << descriptors_scene.row(0) << "\n";
    std::cout << descriptors_scene.cols << "\n";


    std::vector<Point2f> keypoints_scene_points_;
    for (int i=0; i<keypoints_scene.size(); i++) {
        keypoints_scene_points_.push_back(keypoints_scene[i].pt);
    }
    Mat keypoints_scene_points(keypoints_scene_points_);

    Mat labels;
    int estimate_cluster_count = 3; // estimated ??????????
    kmeans(keypoints_scene_points, estimate_cluster_count, labels, TermCriteria(TermCriteria::EPS + TermCriteria::COUNT, 10, 1.0), 3, KMEANS_RANDOM_CENTERS);

    std::cout << "==================================111111\n";

    Mat descriptors_scene_clusters[3] = { Mat(descriptors_scene.rows, descriptors_scene.cols, CV_8U, Scalar(0)) };

    std::cout << "==================================111111------\n";

    for (int i=0; i<labels.rows; i++) {
        int clusterIndex = labels.at<int>(i);
        Point2f pt = keypoints_scene_points.at<Point2f>(i);
        descriptors_scene_clusters[clusterIndex].at<uchar>(pt) = descriptors_scene.at<uchar>(pt);  // ?????? error
    }

    std::cout << descriptors_scene_clusters[0] << "\n";
    std::cout << "==================================22222222\n";
    // return 0;

    Mat img_matches = img_scene;
    std::vector<DMatch> all_good_matches;
    for (int i=0; i<estimate_cluster_count; i++) {
        std::cout << "==================================33333\n";

        Ptr<flann::IndexParams> indexParams = makePtr<flann::KDTreeIndexParams>(5);
        Ptr<flann::SearchParams> searchParams = makePtr<flann::SearchParams>(50);
        Ptr<FlannBasedMatcher> matcher = makePtr<FlannBasedMatcher>(indexParams, searchParams);
        // BFMatcher matcher;
        std::vector<std::vector<DMatch>> matches;

        std::cout << "==================================444444\n";
        matcher->knnMatch(descriptors_object, descriptors_scene_clusters[i], matches, 2);
        std::cout << "==================================555555\n";
        std::vector<DMatch> good_matches;

        for (auto &match : matches) {
            if (match[0].distance < 0.7 * match[1].distance) {
                good_matches.push_back(match[0]);
            }
        }

        all_good_matches.insert(all_good_matches.end(), good_matches.begin(), good_matches.end());

        std::cout << "==================================66666\n";

        if (good_matches.size() > MIN_MATCH_COUNT) {

            //-- Localize the object
            std::vector<Point2f> obj;
            std::vector<Point2f> scene;

            for (auto &match : good_matches) {
                //-- Get the keypoints from the good matches
                obj.push_back(keypoints_object[match.queryIdx].pt);
                scene.push_back(keypoints_scene[match.trainIdx].pt);
            }

            Mat H = findHomography(obj, scene, RANSAC);

            //-- Get the corners from the image_1 ( the object to be "detected" )
            std::vector<Point2f> obj_corners(4);
            obj_corners[0] = cvPoint(0, 0);
            obj_corners[1] = cvPoint(img_object.cols, 0);
            obj_corners[2] = cvPoint(img_object.cols, img_object.rows);
            obj_corners[3] = cvPoint(0, img_object.rows);
            std::vector<Point2f> scene_corners(4);

            perspectiveTransform(obj_corners, scene_corners, H);

            //-- Draw lines between the corners (the mapped object in the scene - image_2 )
            line(img_matches, scene_corners[0] + Point2f(img_object.cols, 0),
                 scene_corners[1] + Point2f(img_object.cols, 0), Scalar(0, 255, 0), 4);
            line(img_matches, scene_corners[1] + Point2f(img_object.cols, 0),
                 scene_corners[2] + Point2f(img_object.cols, 0), Scalar(0, 255, 0), 4);
            line(img_matches, scene_corners[2] + Point2f(img_object.cols, 0),
                 scene_corners[3] + Point2f(img_object.cols, 0), Scalar(0, 255, 0), 4);
            line(img_matches, scene_corners[3] + Point2f(img_object.cols, 0),
                 scene_corners[0] + Point2f(img_object.cols, 0), Scalar(0, 255, 0), 4);

            print(scene_corners);
        }
    }

    drawMatches(img_object, keypoints_object, img_scene, keypoints_scene,
                    all_good_matches, img_matches, Scalar::all(-1), Scalar::all(-1),
                    std::vector<char>(), DrawMatchesFlags::NOT_DRAW_SINGLE_POINTS);


    //-- Show detected matches
    imshow("Good Matches & Object detection", img_matches);

    waitKey(0);
    return 0;
}

Answer 1

Я не знаю решения вашей проблемы, но следующее может помочь ответить на вопросы, которые вы задали.

В комментариях говорится, что вам может понадобиться реализация meanshift, котораяOpenCV уже имеет. Здесь пример, здесь документация с руководством.

1. clusterCount для kmeans - это количество кластеров, которое вы хотитесоздать ссылку .Я не знаю, как оценить число, которое вы хотите создать, но я думаю, вы могли бы знать.

2. Вы инициализируете descriptors_scene_clusters только одним элементом:

Mat descriptors_scene_clusters[3] = { Mat(descriptors_scene.rows, descriptors_scene.cols, CV_8U, Scalar(0)) };

И при итерации по нему:

for (int i=0; i<labels.rows; i++) {
    int clusterIndex = labels.at<int>(i);
    Point2f pt = keypoints_scene_points.at<Point2f>(i);
    descriptors_scene_clusters[clusterIndex].at<uchar>(pt) = descriptors_scene.at<uchar>(pt);  // ?????? error
}

clusterIndex равно 2, и вы получаете доступ к неинициализированному элементу в массиве, что приводит кEXEC_BAD_ACCESS error.

Надеюсь, это поможет в дальнейшем расследовании!

Answer 2

Вы можете использовать простой кластер для прямого вычисления кластеров, определения количества кластеров и / или инициализации центров кластеров для kmeans.Здесь ниже возможная реализация агломерационного кластера, который группирует точки ближе к указанному расстоянию - см. Параметр dist в конструкторе.В вашем случае dist может быть наибольшим расстоянием между ключевыми точками в маленьком изображении.

Заголовочный файл:

class PointsClusterer {
public:
     PointsClusterer (int dist, std::vector <cv::Point2f> points);
     bool cluster();
     std::map <int, std::vector <cv::Point2f>> getClusters ();

private:

    double distance (int i, int j);
    void merge (int i, int j);

private:

    std::vector <cv::Point2f> m_Points;
    std::map <int, std::vector <int>> m_Clusters;
    std::map <int, cv::Point2f> m_Sums;
    int m_dist = 0;
};

Cpp файл:

PointsClusterer::PointsClusterer (int dist, std::vector <cv::Point2f> points) :
m_dist(dist), m_Points (points)
{}

bool PointsClusterer::cluster()
{
//initialization
    for (int i = 0; i < m_Points.size(); ++i)
    {
        clusters[i] = std::vector<int>(1, i);
        sum_clusters[i] = m_Points[i];
    }

    bool still_merge = true;
    //Merge clusters
    while (still_merge)
    {
        still_merge = false;
        bool break_i = false;

        for (int i=0; i < m_Clusters.size () && !break_i ;++i)
        for (int j=i+1; j < m_Clusters.size ();++j)
        {
            if (distance(i, j) < m_dist)
            {
                merge(i, j);
                break_i = true;
                still_merge = true;
                break;
            }
        }
    }
//final conversion to std::map <int, std::vector <cv::Point2f>> is missing

}


void PointsClusterer::merge(int i, int j)
{
    auto it = m_Clusters.begin();
    auto iti = it+i;
    auto itj = it+j;

    for (val : itj->second)
    {
         iti->second.push_back(val);
         m_Sums[iti->first]+=m_Points[val];
    }
    m_Clusters.erase(itj);
}

double PointsClusterer::distance(int i, int j)
{
    auto it = m_Clusters.begin();
    auto iti = it + i;
    auto itj = it + j;
    auto vali = m_Sums[iti->first] / iti->second.size();
    auto valj = m_Sums[itj->first] / itj->second.size();
    return cv::norm(vali - valj);
}

РеализацияКластерный метод был упрощен таким образом, что стало очевидно, как он работает.Его производительность может быть улучшена, но я считаю, что это выходит за рамки вашего вопроса.