OpenCV-Python(36)：ORB算法

ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）是一种用于图像特征提取和描述的算法。它是FAST角点检测器和BRIEF特征描述符的结合体，通过在FAST角点周围计算BRIEF描述符来提取关键点的特征。

ORB算法具有以下特点：

1.速度快：ORB算法采用了FAST角点检测器，该检测器在保持较高的角点检测质量的同时，具有很高的计算效率。此外，ORB采用了特征点优化和快速匹配算法，进一步提高了算法的速度。

2.鲁棒性强：ORB算法在提取关键点的同时，还能计算关键点的方向，使得特征描述符能够在不同旋转角度下保持不变。这种旋转不变性使得ORB算法在图像匹配和跟踪等应用中具有很高的鲁棒性。

3.尺度不变性：ORB算法使用了尺度金字塔来检测不同尺度下的特征点，并对特征描述符进行尺度归一化，使得算法具有尺度不变性。

在OpenCV-python中，可以使用cv2.ORB()函数来创建ORB特征检测器和描述符。该函数的用法如下：

orb = cv2.ORB_create(nfeatures=500, scaleFactor=1.2, nlevels=8, edgeThreshold=31, patchSize=31, fastThreshold=20)

其中，参数的含义如下：

• nfeatures：检测到的最大特征点数量。默认值为500。
• scaleFactor：尺度金字塔的缩放因子。默认值为1.2。
• nlevels：尺度金字塔的层数。默认值为8。
• edgeThreshold：边缘阈值，用于边缘响应计算。默认值为31。
• patchSize：特征描述符的窗口大小。默认值为31。
• fastThreshold：FAST角点检测的阈值。默认值为20。

在创建ORB特征检测器和描述符后，可以使用orb.detectAndCompute()函数来检测图像中的关键点并计算它们的描述符。

使用示例：

import cv2

# 读取图像
image = cv2.imread("image.jpg")

# 创建ORB特征检测器和描述符
orb = cv2.ORB_create(nfeatures=500, scaleFactor=1.2, nlevels=8, edgeThreshold=31, patchSize=31, fastThreshold=20)

# 检测关键点和计算描述符
keypoints, descriptors = orb.detectAndCompute(image, None)

# 绘制关键点
image_with_keypoints = cv2.drawKeypoints(image, keypoints, None, color=(0, 255, 0), flags=0)

# 显示结果
cv2.imshow("ORB", image_with_keypoints)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

在上述示例中，创建ORB特征检测器和描述符时，通过参数设置了最大特征点数量为500，尺度金字塔的缩放因子为1.2，尺度金字塔的层数为8，边缘阈值为31，特征描述符的窗口大小为31，FAST角点检测的阈值为20。