【OpenCV教程】轮廓检测过程

@TOC

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1.查找轮廓

1.1 API

CV_EXPORTS_W void findContours( InputArray image, OutputArrayOfArrays contours,
                              OutputArray hierarchy, int mode,
                              int method, Point offset = Point());

/** @overload */
CV_EXPORTS void findContours( InputArray image, OutputArrayOfArrays contours,
                              int mode, int method, Point offset = Point());

• 参数如下

参数	含义
image	输入图片，数据类型Mat
contours	保存输出轮廓的点坐标。通常用vector<vector<Point>>数据类型担任，通过Point可以看出存储的是坐标。
hierarchy	可选参数，保存输出轮廓的层级关系。通常用vector<Vec4i>数据类型担任。 详见下文
mode	轮廓层级的检测模式 ，详见下文
method	轮廓坐标点的储存方式 ，详见下文
offset	额外偏移量，在每一个检测出的轮廓点上加上该偏移量，可以是负值。当所分析图像是另外一个图像的ROI的时候，通过加减这个偏移量，可以把ROI图像的检测结果投影到原始图像对应位置上。

• hierarchy[i][0]：第i个轮廓的同一层级后一个轮廓的索引编号。

• hierarchy[i][1]：第i个轮廓的同一层级前一个轮廓的索引编号。

• hierarchy[i][2]：第i个轮廓的子轮廓的索引编号。

• hierarchy[i][3]：第i个轮廓的父轮廓的索引编号。

• 如果当前轮廓没有对应的后一个轮廓、前一个轮廓、父轮廓或内嵌轮廓的话，则hierarchy[i][0] ~hierarchy[i][3]的相应位被设置为默认值-1。

1.2 轮廓层级检测模式：索引号（层级）

enum RetrievalModes {
    RETR_EXTERNAL  = 0,
    RETR_LIST      = 1,
    RETR_CCOMP     = 2,
    RETR_TREE      = 3,
};

RETR_EXTERNAL（索引顺序：从右下到左上）

只检测最外围轮廓，包含在外围轮廓内的内围轮廓被忽略

在这里插入图片描述

RETR_LIST(recommended)（索引顺序：从右下到左上，由外到内）

检测所有的轮廓，包括内围、外围轮廓，但是检测到的轮廓不建立层级关系，这就意味着这个检索模式下不存在父轮廓或内嵌轮廓，所以hierarch[i]向量内所有元素的第3、第4个分量都会被置为-1。

RETR_CCOMP(not recommended)（索引顺序：由内到外，从右下到左上）

检测所有的轮廓，但所有轮廓只建立两个等级关系，外围为顶层，若外围内的内围轮廓还包含了其他的轮廓信息，则内围内的所有轮廓均归属于顶层

在这里插入图片描述

RETR_TREE(recommended)

检测所有轮廓，所有轮廓建立一个等级树结构。外层轮廓包含内层轮廓，内层轮廓还可以继续包含内嵌轮廓。

在这里插入图片描述

1.3 轮廓坐标点储存方式

enum ContourApproximationModes {
    CHAIN_APPROX_NONE      = 1,
    CHAIN_APPROX_SIMPLE    = 2,
    CHAIN_APPROX_TC89_L1   = 3,
    CHAIN_APPROX_TC89_KCOS = 4
};

• method可选值如下

method可选值	含义
CHAIN_APPROX_NONE	保存物体边界上所有连续的轮廓点到contours向量内
CHAIN_APPROX_SIMPLE(recommended)	仅保存轮廓的拐点信息，把所有轮廓拐点处的点保存入contours向量内，拐点与拐点之间直线段上的信息点不予保留，效率比较高。
CHAIN_APPROX_TC89_L1或CV_CHAIN_APPROX_TC89_KCOS	使用tehChinl chain 近似算法(not important)

2.绘制轮廓

2.1 API

CV_EXPORTS_W void drawContours( InputOutputArray image, InputArrayOfArrays contours,
                              int contourIdx, const Scalar& color,
                              int thickness = 1, int lineType = LINE_8,
                              InputArray hierarchy = noArray(),
                              int maxLevel = INT_MAX, Point offset = Point() );

• 参数如下

参数	含义
image	绘制轮廓的画布，数据类型Mat
contours	输入轮廓，数据类型vector<vector<Point>>
contourIdx(contour index)	欲绘制的轮廓的索引值，输入-1可以绘制所有轮廓
color	绘制线条的颜色
thickness	绘制线条的粗细。若取负值，则表示进行填充
lineType	绘制线条的连通类型
hierarchy	可选的层次结构信息。它仅在当你需要绘制一些轮廓线时被使用。（详见参数maxLevel）默认为noArray(),返回一个空数组。
maxLevel	绘制轮廓线的最高级别。此参数仅在参数hierarchy有效时被考虑。详见下表
offset	额外偏移量，在每一个绘制出的轮廓点上加上该偏移量，可以是负值。当所分析图像是另外一个图像的ROI的时候，通过加减这个偏移量，可以把ROI图像的绘制结果投影到原始图像对应位置上。

• maxLevel可选值如下

maxLevel可选值	含义
0	只有被指定的轮廓被绘制
1	绘制被指定的轮廓和其下一级轮廓
2	绘制被指定的轮廓和其所有子轮廓

3.轮廓面积和周长

3.1 面积（非原地算法）

CV_EXPORTS_W double contourArea( InputArray contour, bool oriented = false );

• 参数如下

参数	含义
contour	某一个轮廓，数据类型vector<Point>
oriented	有方向的区域标志(not important)。若为true: 此函数依赖轮廓的方向（顺时针或逆时针）返回一个已标记区域的值。若为false: 默认值，意味着返回不带方向的绝对值。

• 此函数利用格林公式计算轮廓的面积。对于具有自交点的轮廓，该函数几乎肯定会给出错误的结果。

3.2周长（非原地算法）

CV_EXPORTS_W double arcLength( InputArray curve, bool closed );

• 参数如下

参数	含义
curve	某一个轮廓，数据类型vector<Point>
closed	轮廓是否是闭合的

4.多边形逼近

CV_EXPORTS_W void approxPolyDP( InputArray curve,
                                OutputArray approxCurve,
                                double epsilon, bool closed );

• 参数如下

参数	含义
curve	某一个轮廓，数据类型vector<Point>
approxCurve	输出多边形的点集，数据类型vector<Point>
epsilon	设置精度，越小则精度越高，多边形越趋近于曲线，拟合效果更好但效率低。
closed	轮廓是否是闭合的

5.凸包

CV_EXPORTS_W void convexHull( InputArray points, OutputArray hull,
                              bool clockwise = false, bool returnPoints = true );

• 参数如下

参数	含义
points	输入点集，数据类型vector<Point>
hull	输出凸包。数据类型取决于returnPoints，vector<Point>或vector<int>
clockwise	拟合凸包的直线的转动方向，TRUE为顺时针，否则为逆时针。
returnPoints	若为true，则在hull中存储点的坐标。若为false，则在hull中存储点的索引，索引值根据参数points得到。默认为true

6.外接矩形

6.1最小外接矩形（返回RotatedRect）

CV_EXPORTS_W RotatedRect minAreaRect( InputArray points );

• 参数如下

参数	含义
points	输入点集，数据类型vector<Point>

6.2最大外界矩形（返回Rect）

CV_EXPORTS_W Rect boundingRect( InputArray array );

• 参数如下

参数	含义
points	输入点集，数据类型vector<Point>