通俗易懂的Harris 角点检测

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Harris 角点检测 认为 特征点具备局部差别性算法

如何描述“特征点具备局部差别性”:微信

以每个点为中心,取一个窗口,窗口大小为5*5或7*7像素大小。学习

这个窗口描述了这个特征点周围的环境spa

若是这个特征点具备局部差别性,那么以这个特征点为中心,把窗口向360度任意一个方向移动,窗口的变化比较大,则这个特征点的周围环境变化比较大。视频

数学公式:blog

(x,y):表示像素的位置。教程

:表示窗口内的每一个像素。
资源

w(x,y):表示 这个位置的权重。

若w=1,则说明窗口中全部的像素贡献是同样的。

若w设置为以这个特征点为中心的高斯,

高斯权重,说明距离这个特征点越近,权重越大;越往周围发散,权重越小。

I(x,y):表示(x,y)这个位置的像素值。若是是灰度图,I就是灰度值,若是是彩色图,I就是RGB值。

u和v表示窗口移动的方向。

I(x+u,y+v) - I(x,y):表示对应像素的灰度差别。

:在整个窗口内,即在局部环境内求这个像素灰度差别的加权和。

对 I(x+u,y+v) - I(x,y)进行一阶泰勒展开,获得

在(x,y)处的灰度值,再加上u方向和v方向的偏导数。

整理后,结果为:

u和v表示窗口移动的方向, H表示Harris矩阵,主要由图像梯度表示。

对Harris矩阵进行特征分解:

获得两个特征值,矩阵的这两个特征值反映了:两个相互垂直的方向上的变化状况

一个是变化最快的方向,一个是变化最慢的方向。

前面设置了u和v,这是两个向量,表示窗口移动的方向。以(x,y)这个点为中心,进行360度的旋转。

特征值对应的特征向量,肯定了变化最快的方向和变化最慢的方向。其余方向的变化状况,介于这二者之间。

经过对Harris矩阵的分析,获得以下结论:

只有当Harris矩阵的两个特征值都很是大的时候,特征点才能和周围环境区别比较大,是咱们想要的特征点。

如今检测特征的任务就变成了,计算Harris矩阵,并判断其两个特征值的大小。

Harris角点准则

实际中,并不对Harris矩阵进行分解求其特征值,由于计算量太大。而是使用Harris角点准则。

C = Harris矩阵的行列式值 – k(Harris矩阵的迹)2

Harris矩阵的行列式值:Harris矩阵特征值的乘积

Harris矩阵的迹:Harris矩阵特征值的和

  • k的值越小,检测子越敏感。k的值越小,能检测到的特征点越多。

  • 只有当和同时取得最大值时, 才能取得较大值。

  • 避免了特征值分解,提升检测计算效率。

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