ตัวอย่างการใช้ OpenCV เพื่อหา Homography

ผมไม่ขอกล่าวถึงว่า Homography คืออะไรนะครับ จะกล่าวถึงแค่ตัวอย่างการคำนวณหา Homography โดยใช้ OpenCV ในบล็อกนี้ ซึ่งค่อนข้างง่ายครับ เพราะ OpenCV นั้นมีฟังก์ชั่น cvFindHomography อยู่แล้ว งานของเราก็แค่ใส่ข้อมูลตามที่ฟังก์ชั่นนี้ต้องการ ซึ่งอย่างน้อยเราต้องให้ตัวแปรตามข้างล่างนี้กับฟังก์ชั่น

1. จุดบนระนาบต้นฉบับ (srcPoints) อย่างน้อย 2 จุดขึ้นไป จำนวนจุดนี้ขึ้นอยู่กับแต่ละงานนะครับ
2. จุดบนระนาบปลายทาง (destPoints) ซึ่งจำนวนจุดก็เท่ากับที่กำหนดไว้บนระนาบเริ่มต้น
3. Homography เมทริกซ์ ขนาด 3x3 (เริ่มแรกก็คือเมทริกซ์ว่างๆ นั่นแหละ)

จริงๆ เราสามารถใส่ option เพิ่มได้ ไว้ไปลองกันเองนะครับ 🙂

เรามาเตรียมข้อมูลกันดีกว่า อย่างแรกคือจุดบนระนาบต้นฉบับ (ในที่นี้ผมใช้ 4 จุด โดยแต่ละจุดอยู่ใน homogeneous coordinate)

float X_data[] = { 200, 250, 210, 255,
                   150, 145, 170, 162,
                   1,   1,   1,   1 };
CvMat X = cvMat( 3, num_of_points, CV_32FC1, X_data );

และจุดบนระนาบปลายทาง

float Xprime_data[] = { 200, 250, 200, 250,
                        150, 150, 170, 170,
                        1,   1,   1,   1 };
CvMat Xprime = cvMat( 3, num_of_points, CV_32FC1, Xprime_data );

ที่ต้องใช้ CvMat นั้นก็เป็นเพราะว่าฟังก์ชั่น cvFindHomography ต้องการข้อมูลชนิดนี้นั่นเอง ตามที่บอกไว้ตามนี้

void cvFindHomography(const CvMat* srcPoints, const CvMat* dstPoints, CvMat* H int method=0, double ransacReprojThreshold=0, CvMat* status=NULL)

สุดท้ายคือตัว Homography เมทริกซ์

CvMat *H = cvCreateMat( 3, 3, CV_32FC1 );

จากนั้นก็แค่สั่งไปว่า

cvFindHomography( &X, &Xprime, H );

เป็นอันเสร็จเรียบร้อย! ง่ายใช่ไหมครับ 🙂

ถ้าเรามีจุดใหม่บนระนาบต้นฉบับ เราก็สามารถย้ายจุดนี้ไปบนระนาบปลายทางได้ โดยใช้การคูณกันของเมทริกซ์ดังนี้

// a test point
float Xtest_data[] = { 223,
                       111,
		       1 };
CvMat Xtest = cvMat( 3, 1, CV_32FC1, Xtest_data );
CvMat *Xtestprime = cvCreateMat( 3, 1, CV_32FC1 );
 
// transfer the test point
cvMatMul( H, &Xtest, Xtestprime );

ค่าของจุดใหม่จะถูกเก็บอยู่ใน Xtestprime ครับ ซึ่งมีค่าตามนี้

112.071
56.5092
0.480151

ใครอยากลองเล่นก็เชิญโหลดโค้ดข้างล่างนี้เลยครับ
Source code (C++): compute_homography.cc
Source code (Matlab/Octave): compute_homography.m (Thanks to Dr. Dailey for the code.)

Ref: OpenCV 2.0 Reference

Author: zkan

Soon to be a newbie data scientist. I ♥ machine learning, computer vision, robotics, image processing, data visualization, and data analytics. View all posts by zkan