opencv（3）：findcontours講解及實(shí)例
findContours函數(shù)在圖像處理中主要用于輪廓查找。其函數(shù)原型為void findContours(InputOutputArray image, OutputArrayOfArrays contours, OutputArray hierarchy, int mode, int method, Point offset=Point())。
參數(shù)解釋如下：
- InputOutputArray image：參數(shù)必須為二值單通道圖像，定義黑色為背景，白色為識別目標(biāo)；即單通道圖像、灰度圖像，更常用的為canny邊緣檢測算子處理后的圖像。
- OutputArrayOfArrays contours：contours參數(shù)為檢測的輪廓數(shù)組，每一個輪廓用一個point類型的vector表示，每一個元素為一個3維數(shù)組（其形狀為（n,1,2），其中n表示輪廓點(diǎn)個數(shù)，2表示像素點(diǎn)坐標(biāo)），表示一個輪廓。
- OutputArray hierarchy：hiararchy參數(shù)和輪廓個數(shù)相同，每個輪廓contours[ i ]對應(yīng)4個hierarchy元素hierarchy[ i ][ 0 ] ~hierarchy[ i ][ 3 ]，分別表示后一個輪廓、前一個輪廓、父輪廓、內(nèi)嵌輪廓的索引編號，如果沒有對應(yīng)項(xiàng)，該值設(shè)置為負(fù)數(shù)。
- int mode：mode表示輪廓的檢索模式,具體相關(guān)如下表所示：
- CV_RETR_EXTERNAL：只檢測外輪廓
- CV_RETR_LIST：檢測的輪廓不建立等級關(guān)系，都是同級。不存在父輪廓或內(nèi)嵌輪廓
- CV_RETR_CCOMP：建立兩個等級的輪廓。上面一層為外邊界，里面一層為內(nèi)孔的邊界信息
- CV_RETR_TREE：建立一個等級樹結(jié)構(gòu)的輪廓
- int method：method表示為輪廓的近似辦法。具體參數(shù)如下表所示：
- CV_CHAIN_APPROX_NONE：存儲所有的輪廓點(diǎn)，相鄰的兩個點(diǎn)的像素位置差不超過1。即max（abs（x1-x2），abs（y2-y1））==1
- CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE：壓縮水平方向，垂直方向，對角線方向的元素，只保留該方向的終點(diǎn)坐標(biāo)，例如一個矩形輪廓只需4個點(diǎn)來保存輪廓信息
- CV_CHAIN_APPROX_TC89_L1、CV_CHAIN_APPROX_TC89_KCOS：使用teh-Chinl chain 近似算法
- Point offset=Point()：offset:輪廓點(diǎn)的偏移量，格式為tuple,如（-10，10）表示輪廓點(diǎn)沿X負(fù)方向偏移10個像素點(diǎn)，沿Y正方向偏移10個像素點(diǎn)。
返回值及相關(guān)提示：根據(jù)上面介紹，返回值為contours、hiararchy；提示：findContours函數(shù)處理后會對輸入圖像進(jìn)行修改。若保留原圖像，應(yīng)先copy一份圖像，對copy的圖像進(jìn)行處理，這里一般先用Mat來存放一張臨時圖像。
findcontours函數(shù)一般會搭配approxPolyDP函數(shù)、contourArea函數(shù)、drawContours函數(shù)、convexHull函數(shù)、boundingRect函數(shù)、minAreaRect函數(shù)、minEnclosingCircle函數(shù)、fitEllipse函數(shù)、ellipse函數(shù)來使用。
使用findContours函數(shù)處理之后的輪廓信息contours可能過于復(fù)雜不平滑，可以用approxPolyDP函數(shù)對該多邊形曲線做適當(dāng)近似；contourArea函數(shù)可以得到當(dāng)前輪廓包含區(qū)域的大小，方便輪廓的篩選；findContours經(jīng)常與drawContours配合使用，用來將輪廓繪制出來。得到了復(fù)雜輪廓往往不適合特征的檢測，這里再介紹一個點(diǎn)集凸包絡(luò)的提取函數(shù)convexHull，輸入?yún)?shù)就可以是contours組中的一個輪廓，返回外凸包絡(luò)的點(diǎn)集；還可以得到輪廓的外包絡(luò)矩形，使用函數(shù)boundingRect，如果想得到旋轉(zhuǎn)的外包絡(luò)矩形，使用函數(shù)minAreaRect，返回值為RotatedRect；也可以得到輪廓的外包絡(luò)圓，對應(yīng)的函數(shù)為minEnclosingCircle；想得到輪廓的外包絡(luò)橢圓，對應(yīng)的函數(shù)為fitEllipse，返回值也是RotatedRect，可以用ellipse函數(shù)畫出對應(yīng)的橢圓；如果想根據(jù)多邊形的輪廓信息得到多邊形的多階矩，可以使用類moments，這個類可以得到多邊形和光柵形狀的3階以內(nèi)的所有矩，類內(nèi)有變量m00，m10，m01，m20，m11，m02，m30，m21，m12，m03，比如多邊形的質(zhì)心為 x = m10 / m00，y = m01 / m00；如果想獲得一點(diǎn)與多邊形封閉輪廓的信息，可以調(diào)用pointPolygonTest函數(shù)，這個函數(shù)返回值為該點(diǎn)距離輪廓最近邊界的距離，為正值為在輪廓內(nèi)部，負(fù)值為在輪廓外部，0表示在邊界上。
通過使用findContours函數(shù)，可以對二值圖像中的輪廓進(jìn)行查找和提取，為后續(xù)的圖像處理和分析提供基礎(chǔ)。使用不同參數(shù)可以調(diào)整輪廓的檢測精度和效率，通過配合其他函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)輪廓的近似、面積篩選、繪制、凸包提取、邊界矩形和圓的計(jì)算、矩計(jì)算以及與點(diǎn)的關(guān)系判斷等功能，為圖像特征提取和識別提供支持。
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- int mode：mode表示輪廓的檢索模式,具體相關(guān)如下表所示：
- CV_RETR_EXTERNAL：只檢測外輪廓
- CV_RETR_LIST：檢測的輪廓不建立等級關(guān)系，都是同級。不存在父輪廓或內(nèi)嵌輪廓
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- int method：method表示為輪廓的近似辦法。具體參數(shù)如下表所示：
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- Point offset=Point()：offset:輪廓點(diǎn)的偏移量，格式為tuple,如（-10，10）表示輪廓點(diǎn)沿X負(fù)方向偏移10個像素點(diǎn)，沿Y正方向偏移10個像素點(diǎn)。
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使用findContours函數(shù)處理之后的輪廓信息contours可能過于復(fù)雜不平滑，可以用approxPolyDP函數(shù)對該多邊形曲線做適當(dāng)近似；contourArea函數(shù)可以得到當(dāng)前輪廓包含區(qū)域的大小，方便輪廓的篩選；findContours經(jīng)常與drawContours配合使用，用來將輪廓繪制出來。得到了復(fù)雜輪廓往往不適合特征的檢測，這里再介紹一個點(diǎn)集凸包絡(luò)的提取函數(shù)convexHull，輸入?yún)?shù)就可以是contours組中的一個輪廓，返回外凸包絡(luò)的點(diǎn)集；還可以得到輪廓的外包絡(luò)矩形，使用函數(shù)boundingRect，如果想得到旋轉(zhuǎn)的外包絡(luò)矩形，使用函數(shù)minAreaRect，返回值為RotatedRect；也可以得到輪廓的外包絡(luò)圓，對應(yīng)的函數(shù)為minEnclosingCircle；想得到輪廓的外包絡(luò)橢圓，對應(yīng)的函數(shù)為fitEllipse，返回值也是RotatedRect，可以用ellipse函數(shù)畫出對應(yīng)的橢圓；如果想根據(jù)多邊形的輪廓信息得到多邊形的多階矩，可以使用類moments，這個類可以得到多邊形和光柵形狀的3階以內(nèi)的所有矩，類內(nèi)有變量m00，m10，m01，m20，m11，m02，m30，m21，m12，m03，比如多邊形的質(zhì)心為 x = m10 / m00，y = m01 / m00；如果想獲得一點(diǎn)與多邊形封閉輪廓的信息，可以調(diào)用pointPolygonTest函數(shù)，這個函數(shù)返回值為該點(diǎn)距離輪廓最近邊界的距離，為正值為在輪廓內(nèi)部，負(fù)值為在輪廓外部，0表示在邊界上。
通過使用findContours函數(shù)，可以對二值圖像中的輪廓進(jìn)行查找和提取，為后續(xù)的圖像處理和分析提供基礎(chǔ)。使用不同參數(shù)可以調(diào)整輪廓的檢測精度和效率，通過配合其他函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)輪廓的近似、面積篩選、繪制、凸包提取、邊界矩形和圓的計(jì)算、矩計(jì)算以及與點(diǎn)的關(guān)系判斷等功能，為圖像特征提取和識別提供支持。
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