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OpenCV+python輪廓計算


2021-08-17 23:03:17 (3843)



1.3輪廓的近似方法
之前提到輪廓是一個形狀具有相同灰度值的邊界,它會存儲形狀邊界上所有的(x,y)坐標。實際上我們不需要所有的點,當需要直線時,找到兩個端點即可。cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE可以實現。它會將輪廓上的冗餘點去掉,壓縮輪廓,從而節省內存開支。
下麵用矩陣來演示,在輪廓列表中的每一個坐標上畫一個藍色圓圈。第一個顯示使用cv2.CHAIN_APPROX_NONE的效果,一共734個點,第二個圖是使用cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE的結果,隻有4個點。

2.輪廓特征
2.1矩
圖像的矩可以幫助我們計算圖像的質心,麵積等。
函數cv2.moments()會將計算得到的矩以一個字典的形式返回。

import numpy as npimport cv2img = cv2.imread('1024.jpg',0)ret,thresh = cv2.threshold(img,127,255,0)image,contours,hierarchy=cv2.findContours(thresh,1,2)cnt=contours[0]M=cv2.moments(cnt)print(M)

根據這些矩的值,我們可以計算出對象的重心:

cx=int(M['m10']/M['m00'])cy=int(M['m01']/M['m00'])

2.2輪廓麵積
可以使用函數cv2.contourArea()計算得到,也可以用矩(0階矩),M['m00']。

area=cv2.contourArea(cnt)

2.3輪廓周長
也被稱為弧長。可以使用函數cv2.arcLength()計算得到。這個函數的第二參數可以用來指定對象的形狀是閉合的(True),還是打開的(一條曲線)。

perimeter = cv2.arcLength(cnt,True)

2.4輪廓近似
將輪廓形狀近似到另外一種由更少點組成的輪廓形狀,新輪廓的點的數目由我們設定的準確度來決定,使用的Douglas-Peucker算法,可以自己Google。
假設我們要在一幅圖像中查找一個矩形,但是由於圖像的種種原因我們不能得到一個完美的矩形,而是一個“壞形狀”,現在就可以使用這個函數來近似這個形狀,第二個參數是epsilon,它是從原始輪廓到近似輪廓的最大距離,它是一個準確度參數。

epsilon=0.1*cv2.arcLength(cnt,True)approx = cv2.approxPolyDP(cnt,epsilon,True)

2.5凸包
凸包與輪廓近似相似,但不同,雖然有些情況下它們給出的結果是一樣的。函數cv2.convexHull()可以用來檢測一個曲線是否具有凸性缺陷,並能糾正缺陷。一般來說,凸性曲線總是凸出來的,至少是平的。如果有地方凹進去了就被叫做凸性缺陷。例如下圖中的手,紅色曲線顯示了手的凸包,凸性缺陷被雙箭頭標出來了。

hull = cv2.convexHull(points,hull,clockwise,returnPoints)

參數:

  • points我們要傳入的輪廓

  • hull輸出,通常不需要

  • clockwise方向標誌,如果設置為True,輸出的凸包是順時針方向的,否則為逆時針方向。

  • returnPoints默認值為True。它會返回凸包上點的坐標,如果設置為False,就會返回與凸包點對應的輪廓上的點。
    要獲得上圖的凸包,可以用下麵命令:

hull=cv2.convexHull(cnt)

但是如果你想獲得凸性缺陷,需要把returnPoints設置為False。以上麵矩形為例,首先我們找到他的輪廓從cnt。現在把returnPoints設置為True查找凸包,得到的就是矩形的四個角點。把returnPoints設置為False,得到的是輪廓點的索引。
2.6凸性檢測
函數cv2.isContourConvex()可以檢測一個曲線是不是凸的。它隻能返回True或者False。

k=cv2.isContourConvex(cnt)

2.7邊界矩形
直邊界矩形,一個直矩形,沒有旋轉。不會考慮對象是否旋轉。所以邊界矩形的麵積不是最小的。可以使用函數cv2.boundingRect()查找得到

#(x,y)為矩形左上角的坐標,(w,h)是矩形的寬和高x,y,w,h=cv2.boundingRect(cnt)img=cv2.rectangle(img,(x,y),(x+w,y+h),(0,255,0),2)

旋轉的邊界矩形,這個邊界矩形是麵積最小的,因為它考慮了對象的旋轉。用函數cv2.minAreaRect()。返回的是一個Box2D結構,其中包含矩形最上角角點坐標(x,y)矩形的寬和高(w,h)以及旋轉角度。但是要繪製這個矩形需要矩形的4個角點,可以通過函數cv2.boxPoints()獲得。
其中綠色的為直矩形,紅色為旋轉矩形。

2.8最小外接圓
函數cv2.minEnclosingCircle()可以幫我們找到一個對象的外接圓。它是所有能夠包括對象的圓中麵積最小的一個。

(x,y),radius = cv2.minEnclosingCircle(cnt)
center = (int(x),int(y))radius = int(radius)
img = cv2.circle(img,center,radius,(0,255,0),2)

2.9橢圓擬合
使用函數cv2.ellipse(),返回值其實就是旋轉邊界矩形的內切圓。

ellipse = cv2.fitEllipse(cnt)img = cv2.ellipse(img,ellipse,(0,255,0),2)

2.10直線擬合
可以根據一組點擬合出一條直線,同樣我們也可以為圖像中的白色點擬合出一條直線。

rows,cols = img.shape[:2]
[vx,vy,x,y]=cv2.fitLine(cnt,cv2.DIST_L2,0,0.01,0.01)
lefty=int((x*vy/vx)+y)
righty=int(((cols-x)*vy/vx)+y)img = cv2.line(img,(cols-1,righty),(0,lefty),(0,255,0),2)


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