opencv —— Harris 角点检测

Harris 角点检测原理

人眼对角点的识别通常是在一个局部区域（小窗口）内完成的。主要有三种情况：

小窗口在各个方向上移动，窗口内区域的灰度均发生较大的变化，那么就认为在窗口内遇到了角点。
小窗口在各个方向上移动，窗口内区域的灰度没有发生变化，那么就认为窗口内就不存在角点。
小窗口在各个方向上移动，仅在某一个方向移动时，窗口内区域的灰度才会发生较大的变化，那么就认为窗口内的图像可能是一条直线。如下图：

Harris 角点检测是一种直接基于灰度图像的角点提取算法。对于每个像素（x，y）在 blockSize×blockSize 邻域内，计算 2×2 梯度的协方差矩阵M（x，y），接着计算如下式子

就可以找出输出图中的局部最大值，即找出了角点。

实现 Harris 角点检测：

1.计算图像 I

2.计算图像两个方向梯度的乘积。

3.计算中心点为

4.计算每个像素点

M 的对角线元素之和称为 M 的迹，记为 trace(M) , 即 tr(A) = m₁₁ + m₂₂ + ... + m_nn；
所有取自不同行不同列的 n 个元素的乘积之和称为 M 的行列式，记为det(M) 。

5.过滤大于某一阈值 t

void cornerHarris(InputArray src, OutputArray dst, int blockSize, int ksize, double k, int borderType = BORDER_DEFAULT);

src，输入图像，即源图像。填 Mat 类的对象即可，且需为单通道 8 位或浮点型图像。
dst，这个参数存放 Harris 角点检测的输出结果，和源图像有一样的尺寸和类型。
blockSize，窗口大小。
ksize，Sobel 算子的孔径大小，用于计算 x，y 方向的导数。
k，R 计算公式中的 k 值，经验常数，一般取 k = 0.04~0.06。
borderType，有默认值，详解见 https://www.cnblogs.com/bjxqmy/p/12306276.html。

代码示例：

#include<opencv.hpp>
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
using namespace cv;
Mat src, cornerImg;
int thre = 180;
void ChangeThresh(int, void*) {
    Mat dst = src.clone();
    for (int i = 0; i < cornerImg.rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cornerImg.cols; j++) {
            //注意是 （j，i）
            if (cornerImg.at<uchar>(i, j) > thre) {
                circle(dst, Point(j, i), 3, Scalar(0, 0, 255), -1);
            }
        }
    }
    imshow("dst", dst);
}
int main() {
    src = imread("C:/Users/齐明洋/Desktop/示例图片/8.jpg");
    imshow("src", src);

    //转换为灰度图像
    Mat grayImg;
    cvtColor(src, grayImg, COLOR_BGR2GRAY);

    //计算角点
    cornerHarris(grayImg, cornerImg, 2, 3, 0.04);
    //归一化到[0，255]，详解 https://www.cnblogs.com/bjxqmy/p/12292421.html
    normalize(cornerImg, cornerImg, 0, 255, NORM_MINMAX, CV_32FC1);
    //因为可能为负值，统一变换成 8 位无符号整型
    convertScaleAbs(cornerImg, cornerImg);
    imshow("cornerImg", cornerImg);

    namedWindow("dst");
    createTrackbar("thresh", "dst", &thre, 255, ChangeThresh);
    ChangeThresh(0, 0);


    waitKey(0);
}

效果演示：

借鉴博客：https://www.cnblogs.com/zyly/p/9508131.html

https://www.cnblogs.com/Jack-Elvis/p/11640931.html

https://baike.baidu.com/item/TR/3776614?fr=aladdin

https://baike.baidu.com/item/n%E9%98%B6%E8%A1%8C%E5%88%97%E5%BC%8F/3705756