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opencv的曲线拟合polyfit

时间:2017-06-10 13:46:59      阅读:363      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:...   多项式拟合   圆点   mat   open   chain   快速   name   函数   

曲线拟合的函数表达式为:

f(x)=a0+a1*x+a2*x^2+a3*x^3+......+an*x^n =[a0 a1 a2 ...... an][1 x1 x1^2 ... ...  x1^n]T
a0、a1、a2......an是幂系数,也是拟合所求的未知量。

经推导,得到最小二次方,幂函数拟合公式如下:

 ΦT* Φ*a= ΦT*y

 其中Φ是样本点坐标x的超定矩阵,将所有x带入该向量[1  x  x^2 ... ...  x^n]中,就得到超定矩阵Φ。ΦT表示Φ的转置

 

#include <iostream>
#include<opencv2/opencv.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;
//下面宏定义CV_MAT_ELEM2为方便快速访问图像像素
#define CV_MAT_ELEM2(src,dtype,y,x) \
        (dtype*)(src.data+src.step[0]*y+src.step[1]*x)

Mat polyfit(std::vector<cv::Point2f> &chain,int n)
{
    Mat y(chain.size(),1,CV_32F,Scalar::all(0));
/* ********【预声明phy超定矩阵】************************/
/* 多项式拟合的函数为多项幂函数
 * f(x)=a0+a1*x+a2*x^2+a3*x^3+......+an*x^n
 *a0、a1、a2......an是幂系数,也是拟合所求的未知量。设有m个抽样点,则:
 * 超定矩阵phy=1 x1 x1^2 ... ...  x1^n
 *           1 x2 x2^2 ... ...  x2^n
 *           1 x3 x3^2 ... ...  x3^n
 *              ... ... ... ...
 *              ... ... ... ...
 *           1 xm xm^2 ... ...  xm^n
 *
 * *************************************************/
    cv::Mat phy(chain.size(),n,CV_32F,Scalar::all(0));
    for(int i=0;i<phy.rows;i++)
    {
        float* pr=phy.ptr<float>(i);
        for(int j=0;j<phy.cols;j++)
        {
           pr[j]=pow(chain[i].x,j);
        }
        y.at<float>(i)=chain[i].y;
    }
    Mat phy_t=phy.t();
    Mat phyMULphy_t=phy.t()*phy;
    Mat phyMphyInv=phyMULphy_t.inv();
    Mat a=phyMphyInv*phy_t;
    a=a*y;
    return a;
}

int main()
{
    vector<Point2f> sp;
    //设有二次曲线点 g(x)=5+2.6x+2x^3,则:
    float a[]={5,2.6,2};
    Mat image(500,500,CV_32FC1,Scalar(0));
    RNG rng;//预声明一个随机变量,用于作为离散点的干扰项
    for(int i=1;i<20;i+=2)
    {
        Point2f p;
        p.x=i;
        for(int k=0;k<sizeof(a);k++)
        {
            p.y +=a[k]*pow(i,k);//
        }

        p.y +=rng.uniform(-1,1);//为理想点位置添加随机干扰
     /*将上面的p点以圆点的形式绘制到image上,为了观察方便,
      * 将y坐标做了颠倒,坐标原点在image的左下角*/
        Point2f pi;
        pi.x=p.x;
        pi.y=image.rows-p.y;
        circle(image,pi,3,Scalar(255),-1);
      /*-------------end--------------------*/
        sp.push_back(p);
        cout<<p<<endl;
    }
    image.convertTo(image,CV_8UC1);
    imshow("distributed Points",image);
    Mat am=polyfit(sp,3);
    cout<<am<<endl;
    waitKey();
    return 0;
}

 

opencv的曲线拟合polyfit

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原文地址:http://www.cnblogs.com/phoenixdsg/p/6978263.html

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