source: proiecte/pmake3d/make3d_original/Make3dSingleImageStanford_version0.1/third_party/SURF-V1.0.8/match.cpp @ 37

Last change on this file since 37 was 37, checked in by (none), 14 years ago

Added original make3d

File size: 10.7 KB
Line 
1/*
2 * Speeded-Up Robust Features (SURF)
3 * http://people.ee.ethz.ch/~surf
4 *
5 * Sample application for feature matching using nearest-neighbor
6 * ratio method.
7 *
8 * BUILD USING "make match.ln".
9 *
10 * Author: Andreas Ess
11 *
12 * Copyright (2006): ETH Zurich, Switzerland
13 * Katholieke Universiteit Leuven, Belgium
14 * All rights reserved.
15 *
16 * For details, see the paper:
17 * Herbert Bay,  Tinne Tuytelaars,  Luc Van Gool,
18 *  "SURF: Speeded Up Robust Features"
19 * Proceedings of the ninth European Conference on Computer Vision, May 2006
20 *
21 * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
22 * its documentation for educational, research, and non-commercial
23 * purposes, without fee and without a signed licensing agreement, is
24 * hereby granted, provided that the above copyright notice and this
25 * paragraph appear in all copies modifications, and distributions.
26 *
27 * Any commercial use or any redistribution of this software
28 * requires a license from one of the above mentioned establishments.
29 *
30 * For further details, contact Andreas Ess (aess@vision.ee.ethz.ch).
31 */
32
33#include <vector>
34#include <string>
35#include <iostream>
36#include <fstream>
37#include <cmath>
38
39#include "ipoint.h"
40
41// Define to compile with PGM output
42#define GRAPHICS
43
44#ifdef GRAPHICS
45#include "image.h"
46#include "imload.h"
47#endif
48
49using namespace std;
50using namespace surf;
51
52// Length of descriptor vector, ugly, global variable
53unsigned int vlen;
54
55// Calculate square distance of two vectors
56double distSquare(double *v1, double *v2, int n) {
57        double dsq = 0.;
58        while (n--) {
59                dsq += (*v1 - *v2) * (*v1 - *v2);
60                v1++;
61                v2++;
62        }
63        return dsq;
64}
65
66// Find closest interest point in a list, given one interest point
67int findMatch(const Ipoint& ip1, const vector< Ipoint >& ipts) {
68        double mind = 1e100, second = 1e100;
69        int match = -1;
70
71        for (unsigned i = 0; i < ipts.size(); i++) {
72                // Take advantage of Laplacian to speed up matching
73                if (ipts[i].laplace != ip1.laplace)
74                        continue;
75
76                double d = distSquare(ipts[i].ivec, ip1.ivec, vlen);
77
78                if (d < mind) {
79                        second = mind;
80                        mind = d;
81                        match = i;
82                } else if (d < second) {
83                        second = d;
84                }
85        }
86
87        if (mind < 0.7 * second) //0.8
88                return match;
89
90        return -1;
91}
92
93vector <int> jeffsMatches(const vector< Ipoint >& ipts1, const vector< Ipoint >& ipts2) {
94  vector< int > bestIndex1(ipts1.size());
95  vector< int > bestIndex2(ipts2.size());
96  vector< double > bestScore1(ipts1.size());
97  vector< double > bestScore2(ipts2.size());
98  vector< double > secondScore1(ipts1.size());
99  vector< double > secondScore2(ipts2.size());
100
101  for (unsigned int i = 0; i < ipts1.size(); i++) {
102    bestIndex1[i] = -1;
103    bestScore1[i]= 1e100;
104    secondScore1[i] = 1e100;
105  }
106  for (unsigned int j = 0; j < ipts2.size(); j++) {
107    bestIndex2[j] = -1;
108    bestScore2[j]= 1e100;
109    secondScore2[j] = 1e100;
110  }
111
112  int total = 0;
113  for (unsigned int i = 0; i < ipts1.size(); i++) {
114    for (unsigned int j = 0; j < ipts2.size(); j++) {
115      //record best and second best scores and best index for each
116      //point in each image
117      double dist = distSquare(ipts1[i].ivec, ipts2[j].ivec, vlen);
118      if (dist < 0.3) {
119        //cout << " Matched feature " << i << " in image 1 with feature "
120        //     << j << " in image 2." << endl;
121        //total++;
122      }
123      if (dist < bestScore1[i]) {
124        bestIndex1[i] = j;
125        secondScore1[i] = bestScore1[i];
126        bestScore1[i] = dist;
127      } else if (dist < secondScore1[i]) {
128        secondScore1[i] = dist;
129      }
130
131      if (dist < bestScore2[j]) {
132        bestIndex2[j] = i;
133        secondScore2[j] = bestScore2[j];
134        bestScore2[j] = dist;
135      } else if (dist < secondScore2[j]) {
136        secondScore2[j] = dist;
137      }
138    }
139  }
140  //cout << "Matched " << total << " points." << endl;
141  //return bestIndex1; //for threshold
142
143 
144  //update second scores with best match from same image (for image 1)
145  for (unsigned int i = 0; i < ipts1.size(); i++) {
146    for (unsigned int j = i+1; j < ipts1.size(); j++) { 
147      double dist = distSquare(ipts1[i].ivec, ipts1[j].ivec, vlen);
148      if (dist < secondScore1[i]){// && dist < 0.3) {
149        //cout << "im1 point " << i << " best: " << bestScore1[i] << " second: " << secondScore1[i] <<
150        //  "im1 point " << j << ": " << dist << endl;
151        secondScore1[i] = dist;
152      }
153    }
154  }
155
156  //update second scores with best match from same image (for image 2)
157  for (unsigned int i = 0; i < ipts2.size(); i++) {
158    for (unsigned int j = i+1; j < ipts2.size(); j++) { 
159      double dist = distSquare(ipts2[i].ivec, ipts2[j].ivec, vlen);
160      if (dist < secondScore2[j]){// && dist < 0.3){
161        //cout << "im2 point " << i << " best: " << bestScore2[i] << " second: " << secondScore2[i] <<
162        //  "im2 point " << j << ": " << dist << endl;
163        secondScore2[i] = dist;
164      }
165    }
166  }
167 
168
169  //if the best score is no longer the best or isn't good enough relative
170  // to the second, kill the index
171
172  //image 1
173  for (unsigned int i = 0; i < ipts1.size(); i++) {
174    if (secondScore1[i] * 0.85 < bestScore1[i]) {
175      bestIndex1[i] = -1;
176    }
177  }
178
179  //image 2
180  for (unsigned int i = 0; i < ipts2.size(); i++) {
181    if (secondScore2[i] * 0.85 < bestScore2[i]) {
182      bestIndex2[i] = -1;
183    }
184  }
185
186  //if the best matches aren't mutual, kill the match
187
188  for (unsigned int i = 0; i < ipts1.size(); i++) {
189    int index = bestIndex1[i];
190    if (index != -1) {
191      if (bestIndex2[index] != i) {
192        //cout << "Non symetric match.  im1(" << i << ")->" << index << " but im2(" << index <<
193        //  ")->" << bestIndex2[index] << endl;
194        bestIndex1[i] = -1;
195      } else {
196        cout << " Matched feature " << i << " in image 1 with feature "
197             << index << " in image 2." << endl;
198        total++;
199      }
200    }
201  }
202
203  cout << "Matched " << total << " points." << endl;
204  return bestIndex1;
205}
206
207// Find all possible matches between two images
208vector< int > findMatches(const vector< Ipoint >& ipts1, const vector< Ipoint >& ipts2) {
209        vector< int > matches(ipts1.size());
210        int c = 0;
211        for (unsigned i = 0; i < ipts1.size(); i++) {
212                int match = findMatch(ipts1[i], ipts2);
213                matches[i] = match;
214                if (match != -1) {
215                        cout << " Matched feature " << i << " in image 1 with feature "
216                                << match << " in image 2." << endl;
217                        c++;
218                }
219        }
220        cout << " --> Matched " << c << " features of " << ipts1.size() << " in image 1." << endl;
221        return matches;
222}
223
224// Load the interest points from a regular ASCII file
225void loadIpoints(string sFileName, vector< Ipoint >& ipts) {
226        ifstream ipfile(sFileName.c_str());
227        if( !ipfile ) {
228                cerr << "ERROR in loadIpoints(): "
229                        << "Couldn't open file '" << sFileName.c_str() << "'!" << endl;
230                return;
231        }
232
233        // Load the file header
234        unsigned count;
235        ipfile >> vlen >> count;
236
237        // create a new interest point vector
238        ipts.clear();
239        ipts.resize(count);
240
241        // Load the interest points in Mikolajczyk's format
242        for (unsigned n = 0; n < count; n++) {
243                // circular regions with diameter 5 x scale
244                float x, y, a, b, c;
245
246                // Read in region data, though not needed for actual matching
247                ipfile >> x >> y >> a >> b >> c;
248
249                float det = sqrt((a-c)*(a-c) + 4.0*b*b);
250                float e1 = 0.5*(a+c + det);
251                float e2 = 0.5*(a+c - det);
252                float l1 = (1.0/sqrt(e1));
253                float l2 = (1.0/sqrt(e2));
254                float sc = sqrt( l1*l2 );
255
256                ipts[n].x = x;
257                ipts[n].y = y;
258                ipts[n].scale = sc/2.5;
259
260                // Read in Laplacian
261                ipfile >> ipts[n].laplace;
262
263                // SURF makes Laplacian part of descriptor, so skip it..
264                ipts[n].ivec = new double[vlen - 1];
265                for (unsigned j = 0; j < vlen - 1; j++)
266                        ipfile >> ipts[n].ivec[j];
267        }
268}
269
270void drawLine(Image *im, int x1, int y1, int x2, int y2) {
271        if ((x1 < 0 && x2 < 0) || (y1 < 0 && y2 < 0) ||
272            (x1 >= im->getWidth() && x2 >= im->getWidth()) ||
273            (y1 >= im->getHeight() && y2 >= im->getHeight()))
274                return;
275
276        bool steep = std::abs(y2 - y1) > std::abs(x2 - x1);
277        if (steep) {
278                int t;
279                t = x1;
280                x1 = y1;
281                y1 = t;
282                t = y2;
283                y2 = x2;
284                x2 = t;
285        }
286
287        if (x1 > x2) {
288                // Swap points
289                int t;
290                t = x1;
291                x1 = x2;
292                x2 = t;
293                t = y1;
294                y1 = y2;
295                y2 = t;
296        }
297
298        int deltax = x2 - x1;
299        int deltay = std::abs(y2 - y1);
300
301        int error = 0;
302        int y = y1;
303        int ystep = y1 < y2 ? 1 : -1;
304
305        for (int x = x1; x < x2; x++) {
306                if (steep) {
307                        if (x >= 0 && y >= 0 && y < im->getWidth() && x < im->getHeight())
308                                im->setPix(y, x, 1);
309                } else {
310                        if (x >= 0 && y >= 0 && x < im->getWidth() && y < im->getHeight())
311                                im->setPix(x, y, 1);
312
313                }
314                error += deltay;
315
316                if (2 * error > deltax) {
317                        y += ystep;
318                        error -= deltax;
319                }
320        }
321}
322
323void drawCross(Image *im, int x, int y, int s = 5) {
324        for (int x1 = x - s; x1 <= x + s; x1++)
325                im->setPix(x1, y, 1);
326        for (int y1 = y - s; y1 <= y + s; y1++)
327                im->setPix(x, y1, 1);
328}
329
330int main(int argc, char **argv) {
331        Image *im1, *im2;
332#ifdef GRAPHICS
333        ImLoad ImageLoader;
334        vector< Ipoint > ipts1, ipts2;
335        bool drawc = false;
336#endif
337        char ofname[100];
338
339        im1 = im2 = NULL;
340        ofname[0] = 0;
341
342        // Read the arguments
343        int arg = 0;
344        while (++arg < argc) { 
345                if (! strcmp(argv[arg], "-k1"))
346                        loadIpoints(argv[++arg], ipts1);
347                if (! strcmp(argv[arg], "-k2"))
348                        loadIpoints(argv[++arg], ipts2);
349#ifdef GRAPHICS
350                if (! strcmp(argv[arg], "-im1"))
351                        im1 = ImageLoader.readImage(argv[++arg]); 
352                if (! strcmp(argv[arg], "-im2"))
353                        im2 = ImageLoader.readImage(argv[++arg]); 
354                if (! strcmp(argv[arg], "-o"))
355                        strcpy(ofname, argv[++arg]);
356                if (! strcmp(argv[arg], "-c"))
357                        drawc = true;
358#endif
359        }
360
361        if (ipts1.size() == 0 || ipts2.size() == 0) {
362                cout << "Usage:" << endl;
363                cout << " match -k1 out1.surf -k2 out2.surf -im1 img1.pgm -im2 img2.pgm -o out.pgm" << endl << endl;
364                cout << "For each feature in first descriptor file, find best in second according to "
365                        << "nearest neighbor ratio strategy. Display matches in out.pgm, generated "
366                        << "from img1.pgm and img2.pgm. Use -c to draw crosses at interest points." << endl;
367                return 1;
368        }
369
370        //vector< int > matches = findMatches(ipts1, ipts2);
371        vector< int > matches = jeffsMatches(ipts1, ipts2);
372
373#ifdef GRAPHICS
374        if (im1 != NULL && im2 != NULL && ofname[0] != 0) {
375                Image res(max(im1->getWidth(), im2->getWidth()), im1->getHeight() + im2->getHeight());
376                for (int x = 0; x < im1->getWidth(); x++)
377                        for (int y = 0; y < im1->getHeight(); y++)
378                                res.setPix(x, y, im1->getPix(x, y));
379                for (int x = 0; x < im2->getWidth(); x++)
380                        for (int y = 0; y < im2->getHeight(); y++)
381                                res.setPix(x, y + im1->getHeight(), im2->getPix(x, y));
382
383                // Draw lines for matches
384                for (unsigned i = 0; i < matches.size(); i++) {
385                        if (matches[i] != -1) {
386                                drawLine(&res, (int)ipts1[i].x, (int)ipts1[i].y,
387                                        (int)ipts2[matches[i]].x, (int)(ipts2[matches[i]].y + im1->getHeight()));
388                        }
389                }
390
391                // Draw crosses at interest point locations
392                if (drawc) {
393                        for (unsigned i = 0; i < ipts1.size(); i++)
394                                drawCross(&res, (int)ipts1[i].x, (int)ipts1[i].y);
395                        for (unsigned i = 0; i < ipts2.size(); i++)
396                                drawCross(&res, (int)ipts2[i].x, (int)ipts2[i].y + im1->getHeight());
397                }
398
399                ImageLoader.saveImage(ofname, &res);
400        }
401#endif
402       
403        return 0;
404}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.