RobHess的SIFT源码分析:imgfeatures.h和imgfeatures.c文件

2022-11-25,,,,

SIFT源码分析系列文章的索引在这里:RobHess的SIFT源码分析:综述

imgfeatures.h中有SIFT特征点结构struct feature的定义,除此之外还有一些特征点的导入导出以及特征点绘制函数的声明。

对应的imgfeatures.c文件中是特征点的导入导出以及特征点绘制函数的实现。

特征点的类型有两种,一种是是牛津大学VGG提供的源码中的特征点格式,另一种是David.Lowe提供的源码中的特征点格式。

struct feature结构可以兼容这两种特征点格式,但一般用的多的还是Lowe格式的特征点,源码中默认的特征点格式也是Lowe格式的。

特征点结构体struct feature的定义如下

    /*特征点结构体
    此结构体可存储2中类型的特征点:
    FEATURE_OXFD表示是牛津大学VGG提供的源码中的特征点格式,
    FEATURE_LOWE表示是David.Lowe提供的源码中的特征点格式。
    如果是OXFD类型的特征点,结构体中的a,b,c成员描述了特征点周围的仿射区域(椭圆的参数),即邻域。
    如果是LOWE类型的特征点,结构体中的scl和ori成员描述了特征点的大小和方向。
    fwd_match,bck_match,mdl_match一般同时只有一个起作用,用来指明此特征点对应的匹配点
    */
    struct feature
    {
    double x;                      /**< x coord */ //特征点的x坐标
    double y;                      /**< y coord */ //特征点的y坐标
    double a;                      /**< Oxford-type affine region parameter */ //OXFD特征点中椭圆的参数
    double b;                      /**< Oxford-type affine region parameter */ //OXFD特征点中椭圆的参数
    double c;                      /**< Oxford-type affine region parameter */ //OXFD特征点中椭圆的参数
    double scl;                    /**< scale of a Lowe-style feature *///LOWE特征点的尺度
    double ori;                    /**< orientation of a Lowe-style feature */ //LOWE特征点的方向
    int d;                         /**< descriptor length */ //特征描述子的长度,即维数,一般是128
    double descr[FEATURE_MAX_D];   /**< descriptor */ //128维的特征描述子,即一个double数组
    int type;                      /**< feature type, OXFD or LOWE */ //特征点类型
    int category;                  /**< all-purpose feature category */
    struct feature* fwd_match;     /**< matching feature from forward image */   //指明此特征点对应的匹配点
    struct feature* bck_match;     /**< matching feature from backmward image */ //指明此特征点对应的匹配点
    struct feature* mdl_match;     /**< matching feature from model */           //指明此特征点对应的匹配点
    CvPoint2D64f img_pt;           /**< location in image */ //特征点的坐标,等于(x,y)
    CvPoint2D64f mdl_pt;           /**< location in model */ //当匹配类型是mdl_match时用到
    void* feature_data;            /**< user-definable data */ //用户定义的数据:
    //在SIFT极值点检测中,是detection_data结构的指针
    //在k-d树搜索中,是bbf_data结构的指针
    //在RANSAC算法中,是ransac_data结构的指针
    };

将Lowe格式的特征点导出到txt文件后,文件的格式如下图

第一行的两个数分别是特征点的总个数(上图只截取了2个特征描述子)和特征描述子的维数(默认是128)

然后是每个特征点的数据,每个特征点的第一行的四个数分别是:特征点的y坐标,x坐标,特征点的尺度,特征点的方向

然后是128个整数,即128维的特征描述子,共7行,前6行每行20个,最后一行8个。

默认情况下,检测出的特征点是按照尺度的降序排列的。

下面是imgfeatures.h和imgfeatures.c文件的注释:

imgfeatures.h

    /**@file
    Functions and structures for dealing with image features
    Copyright (C) 2006-2010  Rob Hess <hess@eecs.oregonstate.edu>
    @version 1.1.2-20100521
    */
    /*
    此文件中定义了存储特征点的结构体feature,以及几个函数原型的声明:
    1、特征点的导入导出
    2、特征点绘制
    */
    #ifndef IMGFEATURES_H
    #define IMGFEATURES_H
    #include "cxcore.h"
    /*特征点的类型:
    FEATURE_OXFD表示是牛津大学VGG提供的源码中的特征点格式,
    FEATURE_LOWE表示是David.Lowe提供的源码中的特征点格式
    */
    /** FEATURE_OXFD <BR> FEATURE_LOWE */
    enum feature_type
    {
    FEATURE_OXFD,
    FEATURE_LOWE,
    };
    /*特征点匹配类型:
    FEATURE_FWD_MATCH:表明feature结构中的fwd_match域是对应的匹配点
    FEATURE_BCK_MATCH:表明feature结构中的bck_match域是对应的匹配点
    FEATURE_MDL_MATCH:表明feature结构中的mdl_match域是对应的匹配点
    */
    /** FEATURE_FWD_MATCH <BR> FEATURE_BCK_MATCH <BR> FEATURE_MDL_MATCH */
    enum feature_match_type
    {
    FEATURE_FWD_MATCH,
    FEATURE_BCK_MATCH,
    FEATURE_MDL_MATCH,
    };
    /*画出的特征点的颜色*/
    /* colors in which to display different feature types */
    #define FEATURE_OXFD_COLOR CV_RGB(255,255,0)
    #define FEATURE_LOWE_COLOR CV_RGB(255,0,255)
    /*最大特征描述子长度,定为128*/
    /** max feature descriptor length */
    #define FEATURE_MAX_D 128
    /*特征点结构体
    此结构体可存储2中类型的特征点:
    FEATURE_OXFD表示是牛津大学VGG提供的源码中的特征点格式,
    FEATURE_LOWE表示是David.Lowe提供的源码中的特征点格式。
    如果是OXFD类型的特征点,结构体中的a,b,c成员描述了特征点周围的仿射区域(椭圆的参数),即邻域。
    如果是LOWE类型的特征点,结构体中的scl和ori成员描述了特征点的大小和方向。
    fwd_match,bck_match,mdl_match一般同时只有一个起作用,用来指明此特征点对应的匹配点
    */
    /**
    Structure to represent an affine invariant image feature.  The fields
    x, y, a, b, c represent the affine region around the feature:
    a(x-u)(x-u) + 2b(x-u)(y-v) + c(y-v)(y-v) = 1
    */
    struct feature
    {
    double x;                      /**< x coord */ //特征点的x坐标
    double y;                      /**< y coord */ //特征点的y坐标
    double a;                      /**< Oxford-type affine region parameter */ //OXFD特征点中椭圆的参数
    double b;                      /**< Oxford-type affine region parameter */ //OXFD特征点中椭圆的参数
    double c;                      /**< Oxford-type affine region parameter */ //OXFD特征点中椭圆的参数
    double scl;                    /**< scale of a Lowe-style feature *///LOWE特征点的尺度
    double ori;                    /**< orientation of a Lowe-style feature */ //LOWE特征点的方向
    int d;                         /**< descriptor length */ //特征描述子的长度,即维数,一般是128
    double descr[FEATURE_MAX_D];   /**< descriptor */ //128维的特征描述子,即一个double数组
    int type;                      /**< feature type, OXFD or LOWE */ //特征点类型
    int category;                  /**< all-purpose feature category */
    struct feature* fwd_match;     /**< matching feature from forward image */   //指明此特征点对应的匹配点
    struct feature* bck_match;     /**< matching feature from backmward image */ //指明此特征点对应的匹配点
    struct feature* mdl_match;     /**< matching feature from model */           //指明此特征点对应的匹配点
    CvPoint2D64f img_pt;           /**< location in image */ //特征点的坐标,等于(x,y)
    CvPoint2D64f mdl_pt;           /**< location in model */ //当匹配类型是mdl_match时用到
    void* feature_data;            /**< user-definable data */ //用户定义的数据:
    //在SIFT极值点检测中,是detection_data结构的指针
    //在k-d树搜索中,是bbf_data结构的指针
    //在RANSAC算法中,是ransac_data结构的指针
    };
    /*从文件中读入图像特征
    文件中的特征点格式必须是FEATURE_OXFD或FEATURE_LOWE格式
    参数:
    filename:文件名
    type:特征点类型
    feat:用来存储特征点的feature数组的指针
    返回值:导入的特征点个数
    */
    /**
    Reads image features from file.  The file should be formatted as from
    the code provided by the Visual Geometry Group at Oxford or from the
    code provided by David Lowe.
    @param filename location of a file containing image features
    @param type determines how features are input.  If \a type is FEATURE_OXFD,
    the input file is treated as if it is from the code provided by the VGG
    at Oxford: http://www.robots.ox.ac.uk:5000/~vgg/research/affine/index.html
    <BR><BR>
    If \a type is FEATURE_LOWE, the input file is treated as if it is from
    David Lowe's SIFT code: http://www.cs.ubc.ca/~lowe/keypoints
    @param feat pointer to an array in which to store imported features; memory for
    this array is allocated by this function and must be freed by the caller using free(*feat)
    @return Returns the number of features imported from filename or -1 on error
    */
    extern int import_features( char* filename, int type, struct feature** feat );
    /*导出feature数组到文件
    参数:
    filename:文件名
    feat:特征数组
    n:特征点个数
    返回值:0:成功;1:失败
    */
    /**
    Exports a feature set to a file formatted depending on the type of
    features, as specified in the feature struct's type field.
    @param filename name of file to which to export features
    @param feat feature array
    @param n number of features
    @return Returns 0 on success or 1 on error
    */
    extern int export_features( char* filename, struct feature* feat, int n );
    /*在图片上画出特征点
    参数:
    img:图像
    feat:特征点数组
    n:特征点个数
    */
    /**
    Displays a set of features on an image
    @param img image on which to display features
    @param feat array of Oxford-type features
    @param n number of features
    */
    extern void draw_features( IplImage* img, struct feature* feat, int n );
    /*计算两个特征描述子间的欧氏距离的平方
    参数:
    f1:第一个特征点
    f2:第二个特征点
    返回值:欧氏距离的平方
    */
    /**
    Calculates the squared Euclidian distance between two feature descriptors.
    @param f1 first feature
    @param f2 second feature
    @return Returns the squared Euclidian distance between the descriptors of
    \a f1 and \a f2.
    */
    extern double descr_dist_sq( struct feature* f1, struct feature* f2 );
    #endif

imgfeatures.c文件

    /*
    Functions and structures for dealing with image features
    Copyright (C) 2006-2010  Rob Hess <hess@eecs.oregonstate.edu>
    @version 1.1.2-20100521
    */
    /*
    此文件中有几个函数的实现:特征点的导入导出,特征点的绘制
    */
    #include "utils.h"
    #include "imgfeatures.h"
    #include <cxcore.h>
    #include <math.h>
    /************************ 未暴露接口的一些本地函数的声明 **************************/
    static int import_oxfd_features( char*, struct feature** );//导入OXFD格式特征点
    static int export_oxfd_features( char*, struct feature*, int );//导出OXFD格式特征点
    static void draw_oxfd_features( IplImage*, struct feature*, int );//画OXFD格式特征点
    static void draw_oxfd_feature( IplImage*, struct feature*, CvScalar );//画单个点
    static int import_lowe_features( char*, struct feature** );//导入LOWE格式特征点
    static int export_lowe_features( char*, struct feature*, int );//导出LOWE格式特征点
    static void draw_lowe_features( IplImage*, struct feature*, int );//画LOWE格式特征点
    static void draw_lowe_feature( IplImage*, struct feature*, CvScalar );//画单个点
    /*从文件中读入图像特征
    文件中的特征点格式必须是FEATURE_OXFD或FEATURE_LOWE格式
    参数:
    filename:文件名
    type:特征点类型
    feat:用来存储特征点的feature数组的指针
    返回值:导入的特征点个数
    */
    /*
    Reads image features from file.  The file should be formatted as from
    the code provided by the Visual Geometry Group at Oxford:
    @param filename location of a file containing image features
    @param type determines how features are input.  If \a type is FEATURE_OXFD,
    the input file is treated as if it is from the code provided by the VGG
    at Oxford:http://www.robots.ox.ac.uk:5000/~vgg/research/affine/index.html
    If \a type is FEATURE_LOWE, the input file is treated as if it is from
    David Lowe's SIFT code:http://www.cs.ubc.ca/~lowe/keypoints
    @param feat pointer to an array in which to store features
    @return Returns the number of features imported from filename or -1 on error
    */
    int import_features( char* filename, int type, struct feature** feat )
    {
    int n;
    //根据特征点类型,调用不同的函数完成导入功能
    switch( type )
    {
    case FEATURE_OXFD:
    n = import_oxfd_features( filename, feat );//调用函数,导入OXFD格式特征点
    break;
    case FEATURE_LOWE:
    n = import_lowe_features( filename, feat );//调用函数,导入LOWE格式特征点
    break;
    default: //特征点格式无法识别
    fprintf( stderr, "Warning: import_features(): unrecognized feature" \
    "type, %s, line %d\n", __FILE__, __LINE__ );
    return -1;
    }
    //导入失败
    if( n == -1 )
    fprintf( stderr, "Warning: unable to import features from %s,"  \
    " %s, line %d\n", filename, __FILE__, __LINE__ );
    return n;
    }
    /*导出feature数组到文件
    参数:
    filename:文件名
    feat:特征数组
    n:特征点个数
    返回值:0:成功;1:失败
    */
    /*
    Exports a feature set to a file formatted depending on the type of
    features, as specified in the feature struct's type field.
    @param filename name of file to which to export features
    @param feat feature array
    @param n number of features
    @return Returns 0 on success or 1 on error
    */
    int export_features( char* filename, struct feature* feat, int n )
    {
    int r, type;
    //参数合法性检查
    if( n <= 0  ||  ! feat )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: no features to export, %s line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    return 1;
    }
    type = feat[0].type;//特征点的类型、
    //根据特征点类型,调用不同的函数完成导出功能
    switch( type )
    {
    case FEATURE_OXFD:
    r = export_oxfd_features( filename, feat, n );//调用函数,导出OXFD格式特征点
    break;
    case FEATURE_LOWE:
    r = export_lowe_features( filename, feat, n );//调用函数,导出LOWE格式特征点
    break;
    default:
    fprintf( stderr, "Warning: export_features(): unrecognized feature" \
    "type, %s, line %d\n", __FILE__, __LINE__ );
    return -1;
    }
    if( r ) //导出函数返回值非0,表示导出失败
    fprintf( stderr, "Warning: unable to export features to %s,"    \
    " %s, line %d\n", filename, __FILE__, __LINE__ );
    return r;
    }
    /*在图片上画出特征点
    参数:
    img:图像
    feat:特征点数组
    n:特征点个数
    */
    /*
    Draws a set of features on an image
    @param img image on which to draw features
    @param feat array of features
    @param n number of features
    */
    void draw_features( IplImage* img, struct feature* feat, int n )
    {
    int type;
    //参数合法性检查
    if( n <= 0  ||  ! feat )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: no features to draw, %s line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    return;
    }
    type = feat[0].type;//特征点的类型
    //根据特征点类型,调用不同的函数完成绘图功能
    switch( type )
    {
    case FEATURE_OXFD:
    draw_oxfd_features( img, feat, n );//调用函数,在图像上画OXFD格式特征点
    break;
    case FEATURE_LOWE:
    draw_lowe_features( img, feat, n );//调用函数,在图像上画LOWE格式特征点
    break;
    default:
    fprintf( stderr, "Warning: draw_features(): unrecognized feature" \
    " type, %s, line %d\n", __FILE__, __LINE__ );
    break;
    }
    }
    /*计算两个特征描述子间的欧氏距离的平方
    参数:
    f1:第一个特征点
    f2:第二个特征点
    返回值:欧氏距离的平方
    */
    /*
    Calculates the squared Euclidian distance between two feature descriptors.
    @param f1 first feature
    @param f2 second feature
    @return Returns the squared Euclidian distance between the descriptors off1 and f2.
    */
    double descr_dist_sq( struct feature* f1, struct feature* f2 )
    {
    double diff, dsq = 0;
    double* descr1, * descr2;
    int i, d;
    d = f1->d;//f1的特征描述子的长度
    if( f2->d != d )//若f1和f2的特征描述子长度不同,返回
    return DBL_MAX;
    descr1 = f1->descr;//f1的特征描述子,一个double数组
    descr2 = f2->descr;//f2的特征描述子,一个double数组
    //计算欧氏距离的平方,即对应元素的差的平方和
    for( i = 0; i < d; i++ )
    {
    diff = descr1[i] - descr2[i];
    dsq += diff*diff;
    }
    return dsq;
    }
    /***************************** 一些未暴露接口的内部函数 *******************************/
    /***************************** Local Functions *******************************/
    /*从文件中读入OXFD格式的图像特征
    参数:
    filename:文件名
    features:用来存储特征点的feature数组的指针
    返回值:导入的特征点个数
    */
    /*
    Reads image features from file.  The file should be formatted as from
    the code provided by the Visual Geometry Group at Oxford:
    http://www.robots.ox.ac.uk:5000/~vgg/research/affine/index.html
    @param filename location of a file containing image features
    @param features pointer to an array in which to store features
    @return Returns the number of features imported from filename or -1 on error
    */
    static int import_oxfd_features( char* filename, struct feature** features )
    {
    struct feature* f;//第一个特征点的指针
    int i, j, n, d;
    double x, y, a, b, c, dv;
    FILE* file;//文件指针
    if( ! features )
    fatal_error( "NULL pointer error, %s, line %d",  __FILE__, __LINE__ );
    //打开文件
    if( ! ( file = fopen( filename, "r" ) ) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: error opening %s, %s, line %d\n",
    filename, __FILE__, __LINE__ );
    return -1;
    }
    //读入特征描述子维数和特征点个数
    /* read dimension and number of features */
    if( fscanf( file, " %d %d ", &d, &n ) != 2 )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: file read error, %s, line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    return -1;
    }
    //特征描述子维数大于定义的最大维数,出错
    if( d > FEATURE_MAX_D )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: descriptor too long, %s, line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    return -1;
    }
    //分配内存,n个feature结构大小,返回首地址给f
    f = calloc( n, sizeof(struct feature) );
    //遍历文件中的n个特征点
    for( i = 0; i < n; i++ )
    {
    //读入仿射区域参数
    /* read affine region parameters */
    if( fscanf( file, " %lf %lf %lf %lf %lf ", &x, &y, &a, &b, &c ) != 5 )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: error reading feature #%d, %s, line %d\n",
    i+1, __FILE__, __LINE__ );
    free( f );//发生错误后释放内存
    return -1;
    }
    //给第i个特征点赋值
    f[i].img_pt.x = f[i].x = x;//特征点的x坐标
    f[i].img_pt.y = f[i].y = y;//特征点的y坐标
    f[i].a = a;
    f[i].b = b;
    f[i].c = c;
    f[i].d = d;
    f[i].type = FEATURE_OXFD;//特征点类型
    //读入特征描述子
    /* read descriptor */
    for( j = 0; j < d; j++ )
    {
    if( ! fscanf( file, " %lf ", &dv ) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: error reading feature descriptor" \
    " #%d, %s, line %d\n", i+1, __FILE__, __LINE__ );
    free( f );//发生错误后释放内存
    return -1;
    }
    f[i].descr[j] = dv;//赋给第i个特征点的第j个特征描述符
    }
    //其他一些没什么用的参数
    f[i].scl = f[i].ori = 0;//OXFD特征点无此参数
    f[i].category = 0;
    f[i].fwd_match = f[i].bck_match = f[i].mdl_match = NULL;
    f[i].mdl_pt.x = f[i].mdl_pt.y = -1;
    f[i].feature_data = NULL;
    }
    //关闭文件
    if( fclose(file) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: file close error, %s, line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    free( f );//发生错误后释放内存
    return -1;
    }
    *features = f;//将第一个特征点的指针赋给*feature
    return n;//返回读入的特征点个数
    }
    /*导出OXFD格式的特征点集到文件
    参数:
    filename:文件名
    feat:特征数组
    n:特征点个数
    返回值:0:成功;1:失败
    */
    /*
    Exports a feature set to a file formatted as one from the code provided
    by the Visual Geometry Group at Oxford:
    http://www.robots.ox.ac.uk:5000/~vgg/research/affine/index.html
    @param filename name of file to which to export features
    @param feat feature array
    @param n number of features
    @return Returns 0 on success or 1 on error
    */
    static int export_oxfd_features( char* filename, struct feature* feat, int n )
    {
    FILE* file;
    int i, j, d;
    if( n <= 0 )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: feature count %d, %s, line %s\n",
    n, __FILE__, __LINE__ );
    return 1;
    }
    //打开文件
    if( ! ( file = fopen( filename, "w" ) ) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: error opening %s, %s, line %d\n",
    filename, __FILE__, __LINE__ );
    return 1;
    }
    d = feat[0].d;//特征描述子的维数
    fprintf( file, "%d\n%d\n", d, n );//首先写入特征描述子的维数和特征点个数
    //依次写入每个特征点的信息
    for( i = 0; i < n; i++ )
    {
    //写入仿射区域参数
    fprintf( file, "%f %f %f %f %f", feat[i].x, feat[i].y, feat[i].a,
    feat[i].b, feat[i].c );
    //写入d个特征描述子的元素
    for( j = 0; j < d; j++ )
    fprintf( file, " %f", feat[i].descr[j] );
    fprintf( file, "\n" );//换行
    }
    //关闭文件
    if( fclose(file) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: file close error, %s, line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    return 1;
    }
    return 0;
    }
    /*在图像上画出OXFD类型的特征点
    参数:
    img:图像指针
    feat:特征数组
    n:特征个数
    */
    /*
    Draws Oxford-type affine features
    @param img image on which to draw features
    @param feat array of Oxford-type features
    @param n number of features
    */
    static void draw_oxfd_features( IplImage* img, struct feature* feat, int n )
    {
    CvScalar color = CV_RGB( 255, 255, 255 );//颜色
    int i;
    if( img-> nChannels > 1 )
    color = FEATURE_OXFD_COLOR;
    //调用函数,依次画出每个特征点
    for( i = 0; i < n; i++ )
    draw_oxfd_feature( img, feat + i, color );
    }
    /*在图像上画单个OXFD特征点
    参数:
    img:图像指针
    feat:要画的特征点
    color:颜色
    */
    /*
    Draws a single Oxford-type feature
    @param img image on which to draw
    @param feat feature to be drawn
    @param color color in which to draw
    */
    static void draw_oxfd_feature( IplImage* img, struct feature* feat, CvScalar color )
    {
    double m[4] = { feat->a, feat->b, feat->b, feat->c };
    double v[4] = { 0 };//特征向量的数据
    double e[2] = { 0 };//特征值的数据
    CvMat M, V, E;
    double alpha, l1, l2;
    //计算椭圆的轴线和方向
    /* compute axes and orientation of ellipse surrounding affine region */
    cvInitMatHeader( &M, 2, 2, CV_64FC1, m, CV_AUTOSTEP );//矩阵
    cvInitMatHeader( &V, 2, 2, CV_64FC1, v, CV_AUTOSTEP );//2个2*1的特征向量组成的矩阵
    cvInitMatHeader( &E, 2, 1, CV_64FC1, e, CV_AUTOSTEP );//特征值
    cvEigenVV( &M, &V, &E, DBL_EPSILON, 0, 0 );//计算特征值和特征向量
    l1 = 1 / sqrt( e[1] );
    l2 = 1 / sqrt( e[0] );
    alpha = -atan2( v[1], v[0] );
    alpha *= 180 / CV_PI;
    //画椭圆和十字星
    cvEllipse( img, cvPoint( feat->x, feat->y ), cvSize( l2, l1 ), alpha,
    0, 360, CV_RGB(0,0,0), 3, 8, 0 );
    cvEllipse( img, cvPoint( feat->x, feat->y ), cvSize( l2, l1 ), alpha,
    0, 360, color, 1, 8, 0 );
    cvLine( img, cvPoint( feat->x+2, feat->y ), cvPoint( feat->x-2, feat->y ),
    color, 1, 8, 0 );
    cvLine( img, cvPoint( feat->x, feat->y+2 ), cvPoint( feat->x, feat->y-2 ),
    color, 1, 8, 0 );
    }
    /*从文件中读入LOWE特征点
    参数:
    filename:文件名
    features:存放特征点的特征数组的指针
    返回值:读入的特征点个数
    */
    /*
    Reads image features from file.  The file should be formatted as from
    the code provided by David Lowe:http://www.cs.ubc.ca/~lowe/keypoints/
    @param filename location of a file containing image features
    @param features pointer to an array in which to store features
    @return Returns the number of features imported from filename or -1 on error
    */
    static int import_lowe_features( char* filename, struct feature** features )
    {
    struct feature* f;//第一个特征点的指针
    int i, j, n, d;
    double x, y, s, o, dv;
    FILE* file;
    if( ! features )
    fatal_error( "NULL pointer error, %s, line %d",  __FILE__, __LINE__ );
    //打开文件
    if( ! ( file = fopen( filename, "r" ) ) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: error opening %s, %s, line %d\n",
    filename, __FILE__, __LINE__ );
    return -1;
    }
    //首先读入特征点个数和特征描述子维数
    /* read number of features and dimension */
    if( fscanf( file, " %d %d ", &n, &d ) != 2 )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: file read error, %s, line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    return -1;
    }
    //特征描述子维数大于定义的最大维数,出错
    if( d > FEATURE_MAX_D )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: descriptor too long, %s, line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    return -1;
    }
    //分配内存,n个feature结构大小,返回首地址给f
    f = calloc( n, sizeof(struct feature) );
    //依次读入n个特征点
    for( i = 0; i < n; i++ )
    {
    //读入特征点的坐标(注意x,y顺序),尺度和方向
    /* read affine region parameters */
    if( fscanf( file, " %lf %lf %lf %lf ", &y, &x, &s, &o ) != 4 )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: error reading feature #%d, %s, line %d\n",
    i+1, __FILE__, __LINE__ );
    free( f );//出错后释放内存
    return -1;
    }
    //给第i个特征点赋值
    f[i].img_pt.x = f[i].x = x;//特征点的x坐标
    f[i].img_pt.y = f[i].y = y;//特征点的y坐标
    f[i].scl = s;//特征点的大小,即其主方向的梯度的模值
    f[i].ori = o;//特征点的方向,即其主方向
    f[i].d = d;//特征描述子的维数
    f[i].type = FEATURE_LOWE;//类型
    //读入特征描述子
    /* read descriptor */
    for( j = 0; j < d; j++ )
    {
    if( ! fscanf( file, " %lf ", &dv ) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: error reading feature descriptor" \
    " #%d, %s, line %d\n", i+1, __FILE__, __LINE__ );
    free( f );//出错后释放内存
    return -1;
    }
    f[i].descr[j] = dv;
    }
    //其他一些没什么用的参数
    f[i].a = f[i].b = f[i].c = 0;
    f[i].category = 0;
    f[i].fwd_match = f[i].bck_match = f[i].mdl_match = NULL;
    f[i].mdl_pt.x = f[i].mdl_pt.y = -1;
    }
    //关闭文件
    if( fclose(file) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: file close error, %s, line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    free( f );//出错后释放内存
    return -1;
    }
    *features = f;//首地址赋给*features
    return n;//返回读入的特征点个数
    }
    /*导出LOWE格式特征点集合到文件
    参数:
    filename:文件名
    feat:特征点数组
    n:特征点个数
    返回值:0:成功;1:失败
    */
    /*
    Exports a feature set to a file formatted as one from the code provided
    by David Lowe:http://www.cs.ubc.ca/~lowe/keypoints/
    @param filename name of file to which to export features
    @param feat feature array
    @param n number of features
    @return Returns 0 on success or 1 on error
    */
    static int export_lowe_features( char* filename, struct feature* feat, int n )
    {
    FILE* file;
    int i, j, d;
    if( n <= 0 )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: feature count %d, %s, line %s\n",
    n, __FILE__, __LINE__ );
    return 1;
    }
    //打开文件
    if( ! ( file = fopen( filename, "w" ) ) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: error opening %s, %s, line %d\n",
    filename, __FILE__, __LINE__ );
    return 1;
    }
    d = feat[0].d;//特征描述子维数
    fprintf( file, "%d %d\n", n, d );//首先写入特征点个数和特征描述子维数
    //依次写入每个特征点的信息
    for( i = 0; i < n; i++ )
    {
    //写入特征点坐标(注意x,y顺序),尺度,方向
    fprintf( file, "%f %f %f %f", feat[i].y, feat[i].x,
    feat[i].scl, feat[i].ori );
    //写入特征描述子
    for( j = 0; j < d; j++ )
    {
    //每行20个元素
    /* write 20 descriptor values per line */
    if( j % 20 == 0 )
    fprintf( file, "\n" );
    fprintf( file, " %d", (int)(feat[i].descr[j]) );
    }
    fprintf( file, "\n" );
    }
    //关闭文件
    if( fclose(file) )
    {
    fprintf( stderr, "Warning: file close error, %s, line %d\n",
    __FILE__, __LINE__ );
    return 1;
    }
    return 0;
    }
    /*在图像上画LOWE特征点
    参数:
    img:图像指针
    feat:特征点数组
    n:特征点个数
    */
    /*
    Draws Lowe-type features
    @param img image on which to draw features
    @param feat array of Oxford-type features
    @param n number of features
    */
    static void draw_lowe_features( IplImage* img, struct feature* feat, int n )
    {
    CvScalar color = CV_RGB( 255, 255, 255 );//颜色
    int i;
    if( img-> nChannels > 1 )
    color = FEATURE_LOWE_COLOR;
    //调用函数,依次画n个特征点
    for( i = 0; i < n; i++ )
    draw_lowe_feature( img, feat + i, color );
    }
    /*画单个LOWE特征点
    参数:
    img:图像指针
    feat:要画的特征点
    color:颜色
    */
    /*
    Draws a single Lowe-type feature
    @param img image on which to draw
    @param feat feature to be drawn
    @param color color in which to draw
    */
    static void draw_lowe_feature( IplImage* img, struct feature* feat, CvScalar color )
    {
    int len, hlen, blen, start_x, start_y, end_x, end_y, h1_x, h1_y, h2_x, h2_y;
    double scl, ori;
    double scale = 5.0;
    double hscale = 0.75;
    CvPoint start, end, h1, h2;
    /* compute points for an arrow scaled and rotated by feat's scl and ori */
    //箭头杆的起点的坐标
    start_x = cvRound( feat->x );
    start_y = cvRound( feat->y );
    scl = feat->scl;//特征点的大小
    ori = feat->ori;//特征点的方向,弧度
    len = cvRound( scl * scale );//箭头杆的长度
    hlen = cvRound( scl * hscale );//箭头分叉的长度
    blen = len - hlen;
    //箭头杆的终点的坐标
    end_x = cvRound( len *  cos( ori ) ) + start_x;
    end_y = cvRound( len * -sin( ori ) ) + start_y;
    //箭头的右分叉的起点的坐标
    h1_x = cvRound( blen *  cos( ori + CV_PI / 18.0 ) ) + start_x;
    h1_y = cvRound( blen * -sin( ori + CV_PI / 18.0 ) ) + start_y;
    //箭头的左分叉的起点的坐标
    h2_x = cvRound( blen *  cos( ori - CV_PI / 18.0 ) ) + start_x;
    h2_y = cvRound( blen * -sin( ori - CV_PI / 18.0 ) ) + start_y;
    start = cvPoint( start_x, start_y );//箭头杆的起点
    end = cvPoint( end_x, end_y );//箭头杆的终点
    h1 = cvPoint( h1_x, h1_y );//箭头的右分叉的起点
    h2 = cvPoint( h2_x, h2_y );//箭头的左分叉的起点
    cvLine( img, start, end, color, 1, 8, 0 );//画箭头杆
    cvLine( img, end, h1, color, 1, 8, 0 );//画右分叉
    cvLine( img, end, h2, color, 1, 8, 0 );//画左分叉
    }

RobHess的SIFT源码分析:imgfeatures.h和imgfeatures.c文件的相关教程结束。

《RobHess的SIFT源码分析:imgfeatures.h和imgfeatures.c文件.doc》

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