OpenCV笔记(7) 轮廓

1. 查找轮廓 FindContours

public static void FindContours(InputOutputArray image, //输入8-bit单通道的图片
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　out Mat[] contours, //一组数组，contours[i]是一条轮廓，而contours[i][j]是点
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　OutputArray hierarchy, //输出一个数组，表示轮廓的树结构，每个值都是四元数组
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　RetrievalModes mode, //轮廓提取方式
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ContourApproximationModes method, //轮廓如何被表达
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Point? offset = null);

public static void FindContours(InputOutputArray image, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　out Point[][] contours, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　out HierarchyIndex[] hierarchy, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　RetrievalModes mode, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ContourApproximationModes method, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Point? offset = null);

2. 绘制轮廓 DrawContours

public static void DrawContours(InputOutputArray image, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　IEnumerable<Mat> contours, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　int contourIdx, //需要绘制的轮廓索引，若为负，绘制所有轮廓
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Scalar color, //颜色
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　int thickness = 1, //线粗
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　LineTypes lineType = LineTypes.Link8, //四联通、八联通、AA线
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Mat hierarchy = null, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　int maxLevel = int.MaxValue, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Point? offset = null);

public static void DrawContours(InputOutputArray image, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　IEnumerable<IEnumerable<Point>> contours, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　int contourIdx, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Scalar color, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　int thickness = 1, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　LineTypes lineType = LineTypes.Link8, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　IEnumerable<HierarchyIndex> hierarchy = null, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　int maxLevel = int.MaxValue, Point? offset = null);

示例：滑动条和找轮廓

代码：

using System;
using OpenCvSharp;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {

        static void Main(string[] args)
        {
            Mat g_gray = new Mat();
            Mat g_binary = new Mat();
            int g_thresh = 100;
            void on_trackbar(int pos, object userdata)
            {
                Cv2.Threshold((Mat)userdata, g_binary, pos, 255, ThresholdTypes.BinaryInv);
                Point[][] contours; HierarchyIndex[] hierarchy;
                Cv2.FindContours(g_binary, out contours, out hierarchy, RetrievalModes.List, ContourApproximationModes.ApproxSimple);
                Mat mask = new Mat(g_binary.Rows, g_binary.Cols, MatType.CV_8UC1, new Scalar(0));
                Cv2.DrawContours(mask, contours, -1, new Scalar(255));
                Cv2.ImShow("Contours", mask);
            }
            g_gray = Cv2.ImRead("C:\\Users\\ATWER\\Desktop\\b.png",ImreadModes.Grayscale);
            Cv2.ImShow("gray", g_gray);
            CvTrackbar cvTrackbar = new CvTrackbar("Threshold", "gray", g_thresh, 255, on_trackbar,g_gray);
            Cv2.ImShow("gray", g_gray);
            Cv2.WaitKey(0);
        }
    }
}

3. 查找连通区域 ConnectedComponentsWithStats

示例：连通区域

using System;
using OpenCvSharp;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {

        static void Main(string[] args)
        {

            Mat img = Cv2.ImRead("C:\\Users\\ATWER\\Desktop\\c.png");
            Mat labelMat = new Mat(); Mat stats = new Mat();
            Mat centroids = new Mat();
            Cv2.CvtColor(img, img, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);           
　　　　　　  Cv2.NamedWindow("img",WindowMode.Normal);
　　　　　　　Cv2.ImShow("img", img);
            int num = Cv2.ConnectedComponentsWithStats(img, labelMat, stats, centroids, PixelConnectivity.Connectivity4);
            Console.WriteLine(num.ToString());

            for (int i = 0; i < num; i++)
            {
                double a = centroids.At<double>(i, 0);
                double b = centroids.At<double>(i, 1);
                Point point = new OpenCvSharp.Point(a, b);
                Cv2.Circle(img, point, 2, new Scalar(0, 0, 255));
                int x = stats.At<int>(i, 0);
                int y = stats.At<int>(i, 1);
                int width = stats.At<int>(i, 2);
                int height = stats.At<int>(i, 3);
                Rect rect = new Rect(x, y, width, height);
                Cv2.Rectangle(img, rect, new Scalar(255));
            }
            Cv2.NamedWindow("绘制质心", WindowMode.Normal);
            Cv2.ImShow("绘制质心", img);
            Cv2.WaitKey(0);
        }
    }
}
    

4. 多边形逼近轮廓 ApproxPolyDP()

public static void ApproxPolyDP(InputArray curve, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　OutputArray approxCurve, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　double epsilon, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　bool closed);

示例：多边形逼近一个圆的外轮廓

代码：

using System;
using System.Numerics;
using OpenCvSharp;
namespace ConsoleApp10
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Mat img = new Mat();
            Mat src = Cv2.ImRead("D:\\Backup\\桌面\\c.png");
　　　　　　　　//预处理
            Cv2.CvtColor(src, img, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);
            Cv2.BitwiseNot(img, img);
            Cv2.Threshold(img, img, 128, 255, ThresholdTypes.Binary);
            Cv2.ImShow("img", img);
　　　　　　　　//查找轮廓
            Mat[] contours;
            Mat hierarchy = new Mat();
            Cv2.FindContours(img,out contours, hierarchy, RetrievalModes.External, ContourApproximationModes.ApproxSimple);
            Mat[] contours_poly = (Mat[])contours.Clone();
            //Cv2.DrawContours(img, contours, -1, new Scalar(255),5);
            for (int i = 0; i < contours.Length; i++)
            {
                Cv2.ApproxPolyDP(contours[i], contours_poly[i], 10, true);//多边形逼近
            }
　　　　　　　　//绘制轮廓
            Cv2.DrawContours(src, contours_poly, -1, new Scalar(0,255, 0),2);
            Cv2.ImShow("a", src);
            Cv2.WaitKey(0);
        }
    }
}

5. 获得矩形包围框 BoundingRect

public static Rect BoundingRect(InputArray curve);
public static RotatedRect MinAreaRect(InputArray points);

示例：矩形包围框

代码：

using System;
using System.Numerics;
using OpenCvSharp;
namespace ConsoleApp10
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Mat img = new Mat();
            Mat src = Cv2.ImRead("D:\\Backup\\桌面\\c.png");
            Cv2.ImShow("src", src);
            Cv2.CvtColor(src, img, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);
            Cv2.BitwiseNot(img, img);
            Cv2.Threshold(img, img, 128, 255, ThresholdTypes.Binary);
            Cv2.ImShow("img", img);
            //查找轮廓
　　　　　　  Mat[] contours;
            Mat hierarchy = new Mat();
            Cv2.FindContours(img,out contours, hierarchy, RetrievalModes.List, ContourApproximationModes.ApproxSimple);
            Mat[] contours_poly = (Mat[])contours.Clone();
            for (int i = 0; i < contours.Length; i++)
            {
                Cv2.ApproxPolyDP(contours[i], contours_poly[i], 10, true);
                //获得轮廓长度
                double len = Cv2.ArcLength(contours_poly[i], true);
                Console.WriteLine(len.ToString());
                //获得矩形包围框
                Rect rect = Cv2.BoundingRect(contours_poly[i]);
                Cv2.Rectangle(src, rect, new Scalar(0),5);
                //获得最小矩形框
                RotatedRect rect_rotate = Cv2.MinAreaRect(contours_poly[i]);
                Console.WriteLine(rect_rotate.Angle.ToString());
            }
　　　　　　　　//绘制轮廓
            Cv2.DrawContours(src, contours_poly, -1, new Scalar(0,255, 0),2);

            Cv2.ImShow("a", src);
            Cv2.WaitKey(0);
        }
    }
} 

6. 获得轮廓凸包 ConvexHull

public static void ConvexHull(InputArray points, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　OutputArray hull, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　bool clockwise = false, 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　bool returnPoints = true);

示例：轮廓凸包

代码：

using System;
using System.Numerics;
using OpenCvSharp;
namespace ConsoleApp10
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Mat img = new Mat();
            Mat src = Cv2.ImRead("D:\\Backup\\桌面\\d.png");
            Cv2.ImShow("src", src);
            Cv2.CvtColor(src, img, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);
            Cv2.BitwiseNot(img, img);
            Cv2.Threshold(img, img, 128, 255, ThresholdTypes.Binary);
            Cv2.ImShow("img", img);
　　　　　　　　//查找轮廓
            Mat[] contours;
            Mat hierarchy = new Mat();
            Cv2.FindContours(img,out contours, hierarchy, RetrievalModes.List, ContourApproximationModes.ApproxSimple);
　　　　　　　　//凸包  居然想不到第二个方法把hulls画出来
            Mat hulls = new Mat();
            Cv2.ConvexHull(contours[0],hulls,false);
            Mat[] r = new Mat[] { hulls };
　　　　　　　　//绘制轮廓
            Cv2.DrawContours(src, r, -1, new Scalar(0, 255, 0), 2);
            Cv2.ImShow("a", src);
            Cv2.WaitKey(0);
        }
    }
}

7. Tips

学到一个新知识点，在二值化和查找轮廓之间，运用开运算，可以去除小的区域干扰。相比于在for循环遍历中再判断大小，要更节约时间。——2021.10.18

源自：蝴蝶书第十四章轮廓