均值漂移(meanshift)算法查找物体

2024-03-05 21:20

本文主要是介绍均值漂移(meanshift)算法查找物体,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

均值漂移算法以迭代的方式锁定概率函数的局部最大值,它的原理是寻找预定义窗口中数据点的重心,或者说加权平均值。将窗口重心移动到数据点的重心处,并重复这个过程直到窗口重心收敛到一个稳定点。

反投影直方图的结果是一个概率映射,作用在于替换一个输入图像中的每个像素值,使其变成归一化直方图中对应的概率值,体现了已知图像的特定内容出现在图像中特定位置的概率。

下面一个简单的例子演示如何利用meanshift算法查找物体。

主要步骤:选定ROI,计算并归一化ROI的直方图,根据得到的直方图计算出ROI在色调通道的反投影直方图,代入meanshift算法更新ROI的位置。整个过程使用HSV颜色空间的Hue通道来描述物体。

 

 
  1. #include"cv.h"

  2. #include"highgui.h"

  3. #include <iostream>

  4. using namespace std;

  5. using namespace cv;

  6.  
  7. Mat image;//最终显示图像

  8. Mat histimg = Mat(200, 300, CV_8UC3,Scalar::all(0));//最终显示直方图

  9.  
  10. const char* keys = {

  11. "{camera|camera num|0|The PC'camera number}"

  12. };

  13. string err_cp = "\n\t\topen camera failed\n\t\t";

  14. Point origin;//用于保存鼠标选择第一次单击时点的位置

  15. Rect selection;//用于保存鼠标选择的矩形框

  16. Rect trackWindow;//追踪的选择区域

  17. int trackObject = 0; //代表跟踪目标数目

  18. bool selectObject = false;//代表是否在选要跟踪的初始目标,true表示正在用鼠标选择

  19. bool showHist = true;

  20. bool pause = false;

  21. int * channels = { 0 };

  22. float range[2] = { 0, 180 };

  23. const float * hranges = range;

  24.  
  25. void mousecallback(int event,int x,int y,int flags,void* param){

  26. if (selectObject)//只有当鼠标左键按下去时才有效,然后通过if里面代码就可以确定所选择的矩形区域selection了

  27. {

  28. selection.x = MIN(x, origin.x);//矩形左上角顶点坐标

  29. selection.y = MIN(y, origin.y);

  30. selection.width = std::abs(x - origin.x);//矩形宽

  31. selection.height = std::abs(y - origin.y);//矩形高

  32. selection &= Rect(0, 0, image.cols, image.rows);//用于确保所选的矩形区域在图片范围内

  33. }

  34. switch (event){

  35. case CV_EVENT_LBUTTONDOWN:

  36. origin = Point(x, y);

  37. selection = Rect(x, y, 0, 0);//鼠标刚按下去时初始化了一个矩形区域

  38. selectObject = true;

  39. break;

  40. case CV_EVENT_LBUTTONUP:

  41. selectObject = false;

  42. trackObject = 0; //代表跟踪目标数目

  43. if (selection.width > 0 && selection.height > 0)

  44. trackObject = -1;

  45. break;

  46. }

  47. }

  48. void direct(){

  49. cout << "\n\n\t图像跟踪程序\n"

  50. << "\t\t鼠标左键选择ROI进行跟踪\n"

  51. << "\t\tq--退出程序\n"

  52. << "\t\th--显示/关闭直方图\n"

  53. << "\t\tp--程序暂停\n"

  54. << "\t\tc--清除ROI\n";

  55. }

  56. int main(int argc, char** argv){

  57. system("color 5E");

  58. direct();

  59. VideoCapture cp;

  60. Mat hsv, hue,mask, hist, backproj;

  61. CommandLineParser parser(argc, argv, keys);//命令解析器函数

  62. int cpnum = parser.get<int>("camera");

  63. cp.open(cpnum);

  64. if (!cp.isOpened()){

  65. cout << err_cp;

  66. parser.printParams();

  67. system("pause");

  68. return -1;

  69. }

  70. namedWindow("摄像头扑捉",1);

  71. Mat frame;

  72. setMouseCallback("摄像头扑捉",mousecallback);

  73. int histsize = 16;

  74.  
  75. while (1){

  76. if (!pause)

  77. cp >> frame;

  78. if (frame.empty()) break;

  79. //rectangle(frame,selection,Scalar(0,0,255),2);//测试鼠标

  80. frame.copyTo(image);

  81. cvtColor(frame,hsv,CV_BGR2HSV);

  82. //开始追踪处理

  83.  
  84. if (trackObject&&!pause){

  85. inRange(hsv,Scalar(0,10,30),Scalar(180,256,256),mask);

  86. hue.create(hsv.size(),hsv.depth());

  87. int ch[] = {0,0};

  88. mixChannels(&hsv,1,&hue,1,ch,1);

  89. //对selection的处理

  90. if (trackObject<0){

  91. Mat roi(hue, selection), maskroi(mask, selection);

  92. calcHist(&roi,1,channels,maskroi,hist,1,&histsize,&hranges);

  93. normalize(hist,hist,0,255,CV_MINMAX);

  94. histimg = Scalar::all(0);

  95. Mat color(1,histsize,CV_8UC3);//设定颜色板,显示ROI的Hist

  96. for (int i = 0; i < histsize; i++){

  97. color.at<Vec3b>(i) = Vec3b(saturate_cast<int>(hist.at<float>(i)*180/255), 255, 255);//HSV

  98. }

  99. cvtColor(color,color,CV_HSV2BGR);

  100. //显示ROI的直方图

  101. for (int i = 0; i < histsize; i++){

  102. int val = saturate_cast<int>( hist.at<float>(i)*histimg.cols/180);

  103. int w = histimg.rows / histsize;

  104. rectangle(histimg,Point(i*w,histimg.cols-val),Point((i+1)*w,histimg.cols),Scalar(color.at<Vec3b>(i)),-1);

  105.  
  106. }

  107.  
  108.  
  109. trackWindow = selection;

  110. trackObject = 1;

  111.  
  112. }

  113. calcBackProject(&hue,1,channels,hist,backproj,&hranges);

  114. backproj &= mask;

  115. meanShift(backproj,trackWindow,TermCriteria(CV_TERMCRIT_EPS|CV_TERMCRIT_ITER,10,1));

  116. rectangle(image, trackWindow, Scalar(0, 0, 255), 2);

  117.  
  118. }

  119. //没有选定矩形区域,只显示视频

  120.  
  121. if (selectObject && selection.width > 0 && selection.height > 0)//鼠标选取时的阴影

  122. {

  123. //Mat roi(image, selection);

  124. //bitwise_not(roi, roi);//bitwise_not为将每一个bit位取反

  125. rectangle(image, selection, Scalar(0, 0, 255), 2);

  126. }

  127.  
  128.  
  129. imshow("摄像头扑捉",image);

  130. if (showHist) {

  131. namedWindow("ROI直方图", 1);

  132. imshow("ROI直方图", histimg);

  133. }

  134. else

  135. destroyWindow("ROI直方图");

  136.  
  137. char c=waitKey(33);

  138. switch (c){

  139. case 'q':

  140. return 0;

  141. break;

  142. case 'h':

  143. showHist = !showHist;

  144. break;

  145. case 'p':

  146. pause = !pause;

  147. case 'c':

  148. trackObject = 0;

  149. histimg = Scalar::all(0);

  150. break;

  151.  
  152. }

  153.  
  154. }

  155.  
  156. }

运行截图

这篇关于均值漂移(meanshift)算法查找物体的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/777838

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