vishwa91/pyimreg のインストールと動作確認（画像の位置合わせ）（Windows 上）

SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) は David Lowe による．1999年発表．特徴点(key point)の抽出と，回転，スケール変化，照明変化に頑健な特徴量（特徴点ごとの特徴量）．

vishwa91/pyimreg は， 次の手順で，モノクロ画像の位置合わせ（レジストレーション）を行うプログラム

  1. ２つの入力画像を，それぞれモノクロ画像に変換
  2. それら２つのモノクロ画像について，SIFTを使い，「画像の特徴点」を抽出．
  3. ２つのモノクロ画像の「画像の特徴点」の対応をとる
  4. RANSAC により，位置合わせを行う

位置合わせ前

RANSAC を用いた位置合わせ後

その位置合わせのために，位置合わせの対象として用いた画像

【関連する外部ページ】

vishwa91/pyimreg (Image registration using SIFT and RANSAC algorithm) の Web ページ: https://github.com/vishwa91/pyimreg

前準備

Python 3.12 のインストール

Pythonのインストールを行い、Pythonのプログラムを実行する環境を整える。扱う環境は、Windows搭載パソコンである。金子研究室では、Python 3.12.10を推奨する。

[Windows での Python 3.12 のインストール手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Python 3.12 のインストール

以下のいずれかの方法でPython 3.12をインストールする。Pythonがインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法 1：winget によるインストール

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。そして、コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動するとPATHが反映される。

REM Python 3.12 をシステム領域にインストール
winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""

REM Python と Scripts を PATH 先頭に追加
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; $c=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if((Test-Path $p) -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$p;*\") -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$s;*\")){[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path',\"$p;$s;$c\",'Machine')}"

方法 2：インストーラーによるインストール

  1. Python公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンからWindows用インストーラーをダウンロードする。
  2. ダウンロードしたインストーラーを実行する。
  3. 初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」にチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
  4. 「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

vishwa91/pyimreg のインストールと動作確認（画像の位置合わせ）（Windows 上）

「David Lowe の SIFT キーポイント検出器」のインストール

  1. Windows で SIFT のインストール のWebページの手順を参考に，インストールする
  2. 環境変数 PATH を設定してパスを通す

動作に必要な Pythonのライブラリのインストール

Windows のメニューで，コマンドプロンプトを管理者として実行

そして，次のコマンドを実行する． 

python -m pip install -U scipy numpy pylab pillow

vishwa91/pyimreg のインストールと動作確認（画像の位置合わせ）（Windows 上）

GitHub の vishwa91/pyimreg の配布サイト （https://github.com/vishwa91/pyimreg）で公開されている プログラムを，ダウンロードし展開（解凍）する．

ここでの作業に使っているディレクトリ:

  1. ダウンロードしたいので，GitHub の vishwa91/pyimreg の Web ページを開く．

    https://github.com/vishwa91/pyimreg

  2. 「Clone or download」を展開．「Download ZIP」をクリック
  3. .zip ファイルのダウンロードが始まるので確認する． ファイル名は pyimreg-master.zip
  4. ダウンロードした .zip ファイルを展開（解凍）し，分かりやすいディレクトリに置く．
    Windows での展開（解凍）に便利な 7-Zip: 別ページ »で説明

    この .zip ファイルは，E:\pyimg-master\pyimg-master に展開（解凍）したものとして，説明を続けるので，適切に読み替えてください．

  5. 次の 2つのテスト画像を lena_std.jpg をもとに作った（金子研究室が制作）． これら２つの画像を，分かりやすい名前で保存

    ◆ 画像１つめ (lena_std.jpg をビューワで表示して，スクリーンショット）

    「右クリックメニュー」などを使って保存して下さい

    ◆ 画像２つめ (lena_std.jpg を回転させたものをビューワで表示して，スクリーンショット）

    「右クリックメニュー」などを使って保存して下さい

  6. ransac.py を実行したいので，Windows コマンドプロンプト を開き，次のようにカレントディレクトリを移動 
    E:
cd E:\pyimg-master\pyimg-master
  7. ransac.py の実行

    先ほど保存した２つの画像ファイルのファイル名が E:\7.png, E:\8.png のときは 次のように実行． 

    python ransac.py E:\7.png E:\8.png
  8. 表示を確認する

    コンソール: 1.pgm, 2.pgm と表示されるので，内部ではいったん濃淡画像（モノクロ画像）に変換されて処理されていることが分かる．

    画像表示：２つの画像の「画像の特徴点」の対応がとられたことが分かる．

  9. 画像表示の右上の「x」をクリックして，閉じる
  10. 画像が３つ表示されるので確認する．

    それぞれ，次のようです（未確認情報）

    • １つめ： 8.png （入力画像の２番目）が確認のため，そのまま表示されたもの
    • ２つめ： 入力画像の１番目を変換行列（回転，拡大・縮小）で変換したもの. 変換行列を求めるのに RANSAC を使用した．
    • ３つめ： 入力画像の１番目を変換行列（回転，拡大・縮小）で変換したもの．変換行列を求めるのに RANSAC を使用しない．