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18 轮廓特征
18.1 目标
- 在本文中，我们将学习 - 如何找到轮廓的不同特征，例如面积，周长，质心，边界框等。 - 您将看到大量与轮廓有关的功能。
18.2 特征矩
特征矩可以帮助您计算一些特征，例如物体的质心，物体的面积等。请查看特征矩上的维基百科页面。函数cv.moments()提供了所有计算出的矩值的字典。见下文：
import cv2 as cv img = cv.imread('../image01/02.jpg', 0) ret, thresh = cv.threshold(img, 127, 255, 0) contours, hierarchy = cv.findContours(thresh, 1, 2) cnt = contours[0] M = cv.moments(cnt) print(M)
{'m00': 4.0, 'm10': 994.0, 'm01': 2708.0, 'm20': 247010.66666666666, 'm11': 672938.0, 'm02': 1833317.0, 'm30': 61382979.0, 'm21': 167226221.33333334, 'm12': 455579274.5, 'm03': 1241156963.0, 'mu20': 1.6666666666569654, 'mu11': 0.0, 'mu02': 1.0, 'mu30': 7.450580596923828e-09, 'mu21': 1.650187186896801e-08, 'mu12': 0.0, 'mu03': 0.0, 'nu20': 0.10416666666606034, 'nu11': 0.0, 'nu02': 0.0625, 'nu30': 2.3283064365386963e-10, 'nu21': 5.156834959052503e-10, 'nu12': 0.0, 'nu03': 0.0}
从这一刻起，您可以提取有用的数据，例如面积，质心等。质心由以下关系给出：
可以按照以下步骤进行：
cx = int(M['m10'] / M['m00']) cy = int(M['m01'] / M['m00'])
18.3 轮廓面积
轮廓区域由函数cv.contourArea()或从矩M['m00']中给出。
area = cv.contourArea(cnt)
18.4 轮廓周长
也称为弧长。可以使用cv.arcLength()函数找到它。第二个参数指定形状是闭合轮廓( True )还是曲线。
perimeter = cv.arcLength(cnt,True)
18.5 轮廓近似
根据我们指定的精度，它可以将轮廓形状近似为顶点数量较少的其他形状。它是Douglas-Peucker算法的实现。检查维基百科页面上的算法和演示。
为了理解这一点，假设您试图在图像中找到一个正方形，但是由于图像中的某些问题，您没有得到一个完美的正方形，而是一个“坏形状”（如下图所示）。现在，您可以使用此功能来近似形状。在这种情况下，第二个参数称为epsilon，它是从轮廓到近似轮廓的最大距离。它是一个精度参数。需要正确选择epsilon才能获得正确的输出。
epsilon = 0.1*cv.arcLength(cnt,True) approx = cv.approxPolyDP(cnt,epsilon,True)
下面，在第二张图片中，绿线显示了ε=弧长的10％时的近似曲线。第三幅图显示了ε=弧长度的1％时的情况。第三个参数指定曲线是否闭合。
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18.6 轮廓凸包
凸包外观看起来与轮廓逼近相似，但不相似（在某些情况下两者可能提供相同的结果）。在这里，cv.convexHull()函数检查曲线是否存在凸凹缺陷并对其进行校正。一般而言，凸曲线是始终凸出或至少平坦的曲线。如果在内部凸出，则称为凸度缺陷。例如，检查下面的手的图像。红线显示手的凸包。双向箭头标记显示凸度缺陷，这是凸包与轮廓线之间的局部最大偏差。
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关于它的语法，有一些需要讨论：
hull = cv.convexHull(points[, hull[, clockwise[, returnPoints]]
参数详细信息： - 点是我们传递到的轮廓。 - 凸包是输出，通常我们忽略它。 - 顺时针方向：方向标记。如果为True，则输出凸包为顺时针方向。否则，其方向为逆时针方向。 -returnPoints：默认情况下为True。然后返回凸包的坐标。如果为False，则返回与凸包点相对应的轮廓点的索引。
因此，要获得如上图所示的凸包，以下内容就足够了：
hull = cv.convexHull(cnt)
但是，如果要查找凸度缺陷，则需要传递returnPoints = False 。为了理解它，我们将拍摄上面的矩形图像。首先，我发现它的轮廓为cnt 。现在，我发现它的带有returnPoints = True 的凸包，得到以下值： [[[234 202]]，[[51 202]]，[[51 79]]，[[234 79]]] ，它们是四个角 矩形的点。现在，如果对returnPoints = False 执行相同的操作，则会得到以下结果： [[129]，[67]，[0]，[142]] 。这些是轮廓中相应点的索引。例如，检查第一个值： cnt [129] = [[234，202]]与第一个结果相同（对于其他结果依此类推）。
当我们讨论凸度缺陷时，您将再次看到它。
18.7 检查凸度
cv.isContourConvex()具有检查曲线是否凸出的功能。它只是返回True还是False。没什么大不了的。
k = cv.isContourConvex(cnt)
18.8 边界矩形
有两种类型的边界矩形。
18.8.1 直角矩形
它是一个矩形，不考虑物体的旋转。所以边界矩形的面积不是最小的。它是由函数cv.boundingRect()找到的。
令(x，y) 为矩形的左上角坐标，而(w，h) 为矩形的宽度和高度。
x,y,w,h = cv.boundingRect(cnt) cv.rectangle(img,(x,y),(x+w,y+h),(0,255,0),2)
18.8.2 旋转矩形
这里，边界矩形是用最小面积绘制的，所有它也考虑了旋转。使用的函数是cv.minAreaRect()。但是要画出这个矩形，我们需要矩形的四个角。它由函数cv.boxPoints()获得。
rect = cv.minAreaRect(cnt) box = cv.boxPoints(rect) box = np.int0(box) cv.drawContours(img,[box],0,(0,0,255),2)
两个矩形都显示在一张单独的图像中。绿色矩形显示正常的边界矩形。红色矩形是旋转后的矩形。
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18.9 最小闭合圈
接下来，使用函数cv.minEnclosingCircle()查找对象的圆周。它是一个以最小面积完全覆盖物体的圆。
(x, y), randius = cv.minEnclosingCircle(cnt) center = (int(x), int(y)) radius = int(randius) cv.circle(img, center, radius, (0, 255, 0), 2)
运行结果如下：
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18.10 拟合一个椭圆
下一个是把一个椭圆拟合到一个物体上。它返回内接椭圆的旋转矩形。
ellipse = cv.fitEllipse(cnt) cv.ellipse(img,ellipse,(0,255,0),2)
18.11 拟合直线
同样，我们可以将一条直线拟合到一组点。下图包含一组白点。我们可以近似一条直线。
rows,cols = img.shape[:2] [vx,vy,x,y] = cv.fitLine(cnt, cv.DIST_L2,0,0.01,0.01) lefty = int((-x*vy/vx) + y) righty = int(((cols-x)*vy/vx)+y) cv.line(img,(cols-1,righty),(0,lefty),(0,255,0),2)
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