OpenCV 笔记(18):轮廓的更多属性

该系列文章前面几篇介绍了轮廓以及其矩特征、几何特征等等。

本文会介绍轮廓更多的属性,它们可用于识别和分类物体、测量形状和分析图像。

1. 长宽比

长宽比是轮廓的宽度与高度的比值。它可以用于识别物体的形状。

aspect radio = \frac{w}{h}

2. 矩形度

矩形度是轮廓区域面积与其最小外接矩形区域面积的比值。它是衡量轮廓与矩形相似程度的一个参数。

rectangularity = \frac{contourArea}{minAreaRect Area}

3. 范围

范围是轮廓区域面积与其外接矩形区域面积的比值。它可以用于衡量轮廓的大小。

extent = \frac{contourArea}{boundingRect Area}

下面的例子是之前使用过的,分别画了一个正方形、三角形、五边形和圆。通过轮廓查找找到它们的轮廓后,计算轮廓的长宽比、矩形度、范围。

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"

using namespace std;
using namespace cv;

bool ascendSort(vector<Point> a,vector<Point> b)
{
    return contourArea(a) > contourArea(b);
}

int main(int argc, char **argv) {
    Mat image(1600, 1600, CV_8UC3, Scalar(0, 0, 0));

    // 画一个正方形
    rectangle(image, Point(100, 100), Point(400, 400), Scalar(255, 255, 0), -1);

    // 画一个三角形
    Point trianglePoints[3] = {Point(500, 800), Point(250, 1300), Point(800, 1100)};
    fillConvexPoly(image, trianglePoints, 3, Scalar(255, 255, 0));

    // 画一个五边形
    Point pentagonPoints[5];
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pentagonPoints[i] = Point(600 + 200 * cos(2 * CV_PI * i / 5), 600 + 200 * sin(2 * CV_PI * i / 5));
    }
    fillConvexPoly(image, pentagonPoints, 5, Scalar(255, 255, 0));

    // 画一个圆形
    circle(image, Point(1200, 1200), 300, Scalar(255, 255, 0), -1);

    Mat gray,thresh;
    cvtColor(image, gray, cv::COLOR_BGR2GRAY);
    threshold(gray,thresh,0,255,THRESH_BINARY | THRESH_OTSU);
    imshow("thresh", thresh);

    vector<vector<Point>> contours;
    vector<Vec4i> hierarchy;
    findContours(thresh, contours, hierarchy, RETR_EXTERNAL, CHAIN_APPROX_SIMPLE);
    sort(contours.begin(), contours.end(), ascendSort);//ascending sort

    for (size_t i = 0; i< contours.size(); i++) {
        double area = contourArea(contours[i]);
        Rect rect = boundingRect(contours[i]);
        RotatedRect rrt = minAreaRect(contours[i]);

        float aspect_radio = (float)rect.width/rect.height;

        double rectangularity = area / (rrt.size.width*rrt.size.height);

        double extent = area / (rect.width*rect.height);

        printf("aspect_radio = %f, rectangularity = %f, extent = %f \n",aspect_radio,rectangularity,extent);
    }

    imshow("result", image);
    waitKey(0);
    return 0;
}

执行结果:

aspect_radio = 1.000000, rectangularity = 0.784830, extent = 0.780308 
aspect_radio = 1.099800, rectangularity = 0.500556, extent = 0.407986 
aspect_radio = 0.950262, rectangularity = 0.691453, extent = 0.686282 
aspect_radio = 1.000000, rectangularity = 1.000000, extent = 0.993367 
绘制几个多边形.png

之前,在该系列文章第十六篇中使用 approxPolyDP() 函数把圆近似成16边形。现在通过计算矩形度还是很容易区分出圆的,圆的矩形度 :\frac{\pi R^2}{4R^2} = \frac{\pi}{4} \approx 0.785

4. 极点

极点是指轮廓的最顶部,最底部,最右侧和最左侧的点。

下面的代码,读取一张树叶的图,进行二值化,再通过轮廓查找找到最大的轮廓,计算出其极点并在原图中标记出来。

#include <iostream>
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"

using namespace std;
using namespace cv;

bool ascendSort(vector<Point> a,vector<Point> b)
{
    return contourArea(a) > contourArea(b);
}

int main(int argc, char **argv) {
    Mat src = imread(".../leaf.png");
    imshow("src", src);

    Mat gray,thresh;
    cvtColor(src, gray, cv::COLOR_BGR2GRAY);

    threshold(gray,thresh,0,255,THRESH_BINARY_INV | THRESH_OTSU);
    imshow("thresh", thresh);

    vector<vector<Point>> contours;
    vector<Vec4i> hierarchy;
    findContours(thresh, contours, hierarchy, RETR_EXTERNAL, CHAIN_APPROX_SIMPLE);
    sort(contours.begin(), contours.end(), ascendSort);//ascending sort
    cout << "contours.size() = " << contours.size() << endl;

    //计算轮廓极值点
    Point left = *min_element(contours[0].begin(), contours[0].end(),
                              [](const Point& lhs, const Point& rhs) {
                                  return lhs.x < rhs.x;
                              });
    Point right = *max_element(contours[0].begin(), contours[0].end(),
                               [](const Point& lhs, const Point& rhs) {
                                   return lhs.x < rhs.x;
                               });
    Point top = *min_element(contours[0].begin(), contours[0].end(),
                             [](const Point& lhs, const Point& rhs) {
                                 return lhs.y < rhs.y;
                             });
    Point bottom = *max_element(contours[0].begin(), contours[0].end(),
                                [](const Point& lhs, const Point& rhs) {
                                    return lhs.y < rhs.y;
                                });

    circle(src,left,2,Scalar(255,0,0),8);
    circle(src,right,2,Scalar(255,0,0),8);
    circle(src,top,2,Scalar(255,0,0),8);
    circle(src,bottom,2,Scalar(255,0,0),8);

    int fontFace = FONT_HERSHEY_PLAIN;
    double fontScale = 2;
    int thickness = 6;

    putText(src,"left",left,fontFace,fontScale,Scalar(255, 0, 0),thickness);
    putText(src,"right",right,fontFace,fontScale,Scalar(255, 0, 0),thickness);
    putText(src,"top",top,fontFace,fontScale,Scalar(255, 0, 0),thickness);
    putText(src,"bottom",bottom,fontFace,fontScale,Scalar(255, 0, 0),thickness);

    imshow("result", src);

    waitKey(0);
    return 0;
}
标记极点.png

5. 方向

方向是是轮廓的倾斜角度。方向可以用于识别物体的方向。

下面的代码,通过将轮廓进行椭圆拟合来获取轮廓的方向。

#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"

using namespace std;
using namespace cv;

bool ascendSort(vector<Point> a,vector<Point> b)
{
    return contourArea(a) > contourArea(b);
}

int main(int argc, char **argv) {
    Mat src = imread(".../spoon.jpg");
    imshow("src", src);

    Mat gray,thresh;
    cvtColor(src, gray, cv::COLOR_BGR2GRAY);

    threshold(gray,thresh,0,255,THRESH_BINARY_INV | THRESH_OTSU);
    imshow("thresh", thresh);

    vector<vector<Point>> contours;
    vector<Vec4i> hierarchy;
    findContours(thresh, contours, hierarchy, RETR_EXTERNAL, CHAIN_APPROX_SIMPLE);
    sort(contours.begin(), contours.end(), ascendSort);//ascending sort

    for (size_t i = 0; i< contours.size(); i++) {
        double area = contourArea(contours[i]);

        if (area < 1000) {
            continue;
        }

        RotatedRect rrt = fitEllipse(contours[i]);
        Point2f center = rrt.center;
        float angle = rrt.angle;
        ellipse(src,rrt, Scalar(0, 0, 255), 8, 8);

        std::string text = "angle:" + to_string(angle);
        int fontFace = FONT_HERSHEY_PLAIN;
        double fontScale = 5;
        int thickness = 8;
        putText(src,text,center,fontFace,fontScale,Scalar(255, 0, 0),thickness);
    }
    imshow("result", src);

    waitKey(0);
    return 0;
}
标记方向.png

6. 等效直径

等效直径是面积与轮廓面积相同的圆的直径。它可以用于衡量轮廓的大小和形状。

equivalent diameter = \sqrt{\frac{4*contourArea}{\pi}}

7. 坚实度

坚实度是轮廓区域面积与其凸包区域面积的比值。它可以用于衡量轮廓的密实程度。

solidity = \frac{contourArea}{convexHull Area}

8. 总结

本文介绍了很多轮廓的属性,这些属性可以根据特定的应用需求进行选择。例如,在物体识别中,可以使用轮廓的长宽比、矩形度、范围和坚实度来识别物体的形状和大小。在形状分析中,可以使用轮廓的等效直径和方向来分析形状的几何特性。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 156,630评论 4 359
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 66,405评论 1 289
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 106,382评论 0 237
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,548评论 0 203
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 51,853评论 3 285
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,276评论 1 209
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,638评论 2 309
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,350评论 0 195
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,015评论 1 238
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,309评论 2 240
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 31,836评论 1 256
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,206评论 2 251
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 32,767评论 3 231
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 25,972评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,715评论 0 192
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,319评论 2 269
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,222评论 2 258

推荐阅读更多精彩内容

  • 在该系列第十四篇文章中,介绍了很多轮廓的基础特征,包括面积、周长、质心、凸包等等,它们也都是轮廓的几何特征。本文主...
    fengzhizi715阅读 73评论 0 1
  • 查找和绘制轮廓 findContours 会找到 如果在空mat上绘制,先把mat的区域设置好,填充满黑色。 获得...
    Zszen阅读 5,189评论 0 50
  • 1.1什么是轮廓 cv2.findContours() 轮廓可以简单认为成连续的点(连着边界)连在一起的曲线,具有...
    Zoe_C阅读 6,693评论 1 8
  • 矩(moment) 是概率与统计中的一个概念,是随机变量的一种数字特征,是对变量分布和形态特点的一组度量。 矩的定...
    fengzhizi715阅读 59评论 0 1
  • Ps入门基础 打开文件:Ctrl + O 放大:Ctrl + + 缩小:Ctrl + - 关闭当前图像:Ctrl ...
    智识侠阅读 525评论 0 5