Реализация углового детектора Harris

Question

Я реализую херрис угловой детектор для образовательных целей, но я застрял в части ответной ответственности Харриса. В основном, что я делаю, это:

1. Вычислить градиенты интенсивности изображения в X- и Y-направлении
2. Размытие выхода (1)
3. Вычислить ответ Harris на вывод (2)
4. Сдавить немаксимас на выходе (3) в 3x3-окрестности и пороговом выходе

1 и 2, кажется, работают нормально; Тем не менее, я получаю очень маленькие ценности как ответ Harris, и ни одна точка не достигает порога. Ввод является стандартной открытой фотографией.

[...]
[Ix, Iy] = intensityGradients(img);
g = fspecial('gaussian');
Ix = imfilter(Ix, g);
Iy = imfilter(Iy, g);
H = harrisResponse(Ix, Iy);
[...]

function K = harrisResponse(Ix, Iy)
    max = 0;
    [sy, sx] = size(Ix);
    K = zeros(sy, sx);
    for i = 1:sx,
        for j = 1:sy,
            H = [Ix(j,i) * Ix(j,i), Ix(j,i) * Iy(j,i)
                Ix(j,i) * Iy(j,i), Iy(j,i) * Iy(j,i)];
            K(j,i) = det(H) / trace(H);
            if K(j,i) > max,
                max = K(j,i);
            end
        end
    end
    max
end

Для образца изображения MAX заканчивается 6,4163э-018, что кажется слишком низким.

Answer 1

Угол в обнаружении угла Harris определяется как «пиксель наивысшего значения в регионе» (обычно 3X3 или 5x5) Значит твой комментарий о том, как ни очко достигать «порогового значения», кажется странным для меня. Просто собирайте все пиксели, которые имеют более высокое значение, чем все остальные пиксели в 5x5 окрестности вокруг них.

Кроме того: я уверен, что я не на 100%, но я думаю, что у вас должно быть:

K(j,i) = det(H) - lambda*(trace(H)^2)Где лямбда - это положительная константа, которая работает в вашем случае (и предлагаемое значение Harris, составляет 0,04).

В целом единственный разумный момент для фильтрации вашего ввода - до этого момента:

[Ix, Iy] = intensityGradients(img);

Фильтрация Ix2, Iy2 а также Ixy не имеет большого смысла для меня.

Далее, я думаю, что ваш пример код здесь не так (работает работает harrisResponse есть два или три входных переменных?):

H = harrisResponse(Ix2, Ixy, Iy2);
[...]

function K = harrisResponse(Ix, Iy)

Answer 2

Решение, которое я реализовал с Python, он работает для меня, я надеюсь, что вы найдете то, что вы ищете

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from PIL.Image import *
from scipy import ndimage

def imap1(im):
    print('testing the picture . . .')
    a = Image.getpixel(im, (0, 0))
    if type(a) == int:
        return im
    else:
        c, l = im.size
        imarr = np.asarray(im)
        neim = np.zeros((l, c))
        for i in range(l):
            for j in range(c):
                t = imarr[i, j]
                ts = sum(t)/len(t)
                neim[i, j] = ts
        return neim

def Harris(im):
    neim = imap1(im)
    imarr = np.asarray(neim, dtype=np.float64)
    ix = ndimage.sobel(imarr, 0)
    iy = ndimage.sobel(imarr, 1)
    ix2 = ix * ix
    iy2 = iy * iy
    ixy = ix * iy
    ix2 = ndimage.gaussian_filter(ix2, sigma=2)
    iy2 = ndimage.gaussian_filter(iy2, sigma=2)
    ixy = ndimage.gaussian_filter(ixy, sigma=2)
    c, l = imarr.shape
    result = np.zeros((c, l))
    r = np.zeros((c, l))
    rmax = 0
    for i in range(c):
        print('loking for corner . . .')
        for j in range(l):
            print('test ',j)
            m = np.array([[ix2[i, j], ixy[i, j]], [ixy[i, j], iy2[i, j]]], dtype=np.float64)
            r[i, j] = np.linalg.det(m) - 0.04 * (np.power(np.trace(m), 2))
            if r[i, j] > rmax:
                rmax = r[i, j]
    for i in range(c - 1):
        print(". .")
        for j in range(l - 1):
            print('loking')
            if r[i, j] > 0.01 * rmax and r[i, j] > r[i-1, j-1] and r[i, j] > r[i-1, j+1]\
                                     and r[i, j] > r[i+1, j-1] and r[i, j] > r[i+1, j+1]:
                result[i, j] = 1

    pc, pr = np.where(result == 1)
    plt.plot(pr, pc, 'r+')
    plt.savefig('harris_test.png')
    plt.imshow(im, 'gray')
    plt.show()
    # plt.imsave('harris_test.png', im, 'gray')

im = open('chess.png')
Harris(im)

Answer 3

Предлагаемая реализация ужасно неэффективна. Давайте начните после расчета градиентов (которые могут быть оптимизированы тоже):

A = Ix.^2;
B = Iy.^2;
C = (Ix.*Iy).^4;
lambda = 0.04;

H = (A.*B - C) - lambda*(A+B).^2;

% if you really need max:
max(H(:))

Никаких петель не требуется, потому что Matlab ненавидит петли.

Answer 4

По сути, обнаружение угла Harris будет иметь 5 шагов:

1. Градиентное вычисление
2. Гауссовское сглаживание
3. Harris измеряет вычисления
4. Не максимальное подавление
5. Порог

Если вы реализуете в Matlab, это будет легко понять алгоритм и получить результаты.

Следующий код MATLAB может помочь вам решить ваши сомнения:

% Step 1: Compute derivatives of image
Ix = conv2(im, dx, 'same');
Iy = conv2(im, dy, 'same');

% Step 2: Smooth space image derivatives (gaussian filtering)
Ix2 = conv2(Ix .^ 2, g, 'same');
Iy2 = conv2(Iy .^ 2, g, 'same');
Ixy = conv2(Ix .* Iy, g, 'same');

% Step 3: Harris corner measure
harris = (Ix2 .* Iy2 - Ixy .^ 2) ./ (Ix2 + Iy2);

% Step 4: Find local maxima (non maximum suppression)
mx = ordfilt2(harris, size .^ 2, ones(size));

% Step 5: Thresholding
harris = (harris == mx) & (harris > threshold);

Answer 5

Существует функция для этого в компьютерной системе Vision System Toold detectHarrisFeatures.