基于python使用OpenCV进行物体轮廓排序

Z时代
2024-01-10
分类：综合

1 引言

在进行图像处理过程中,我们经常会遇到一些和物体轮廓相关的操作,比如求目标轮廓的周长面积等,我们直接使用Opencv的findContours函数可以很容易的得到每个目标的轮廓,但是可视化后, 这个次序是无序的,如下图左侧所示:

本节打算实现对物体轮廓进行排序,可以实现从上到下排序或者从左倒右排序,达到上图右侧的可视化结果.

2 栗子

2.1 读取图像

首先,我们来读取图像,并得到其边缘检测图,代码如下:

image = cv2.imread(args['image'])
accumEdged = np.zeros(image.shape[:2], dtype='uint8')
for chan in cv2.split(image):
    chan = cv2.medianBlur(chan, 11)
    edged = cv2.Canny(chan, 50, 200)
    accumEdged = cv2.bitwise_or(accumEdged, edged)
cv2.imshow('edge map', accumEdged)

运行结果如下:

左侧为原图,右侧为边缘检测图.

2.2 获取轮廓

opencv-python中查找图像轮廓的API为：findContours 函数,该函数接收二值图像作为输入，可输出物体外轮廓、内外轮廓等等.

代码如下:

cnts = cv2.findContours(accumEdged.copy(), cv2.RETR_EXTERNAL,  cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
cnts = grab_contours(cnts)
cnts = sorted(cnts, key=cv2.contourArea, reverse=True)[:5]
orig = image.copy()
# unsorted
for (i, c) in enumerate(cnts):
    orig = draw_contour(orig, c, i)
cv2.imshow('Unsorted', orig)
cv2.imwrite("./Unsorted.jpg", orig)

运行结果如下:

需要注意的是,在OpenCV2.X版本,函数findContours返回两个值,

函数声明如下:

contours, hierarchy = cv2.findContours(binary,cv2.RETR_TREE,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

但是在OpenCV3以上版本,该函数的声明形式如下:

image, contours, hierarchy = cv2.findContours(binary, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

所以为了适配两种模式,我们实现函数grab_contours 来根据不同的版本,选择对应的返回轮廓的下标位置,

代码如下:

def grab_contours(cnts):
    # if the length the contours tuple returned by cv2.findContours
    # is '2' then we are using either OpenCV v2.4, v4-beta, or
    # v4-official
    if len(cnts) == 2:
        cnts = cnts[0]
    # if the length of the contours tuple is '3' then we are using
    # either OpenCV v3, v4-pre, or v4-alpha
    elif len(cnts) == 3:
        cnts = cnts[1]
    return cnts

2.3 轮廓排序

通过上述步骤,我们得到了图像中的所有物体的轮廓,接下来我们定义函数sort_contours函数来实现对轮廓进行排序操作,该函数接受method参数来实现按照不同的次序对轮廓进行排序,比如从左往右,或者从右往左.

代码如下:

def sort_contours(cnts, method='left-to-right'):
    # initialize the reverse flag and sort index
    reverse = False
    i = 0
    # handle if sort in reverse
    if method == 'right-to-left' or method == 'bottom-to-top':
        reverse = True
    # handle if sort against y rather than x of the bounding box
    if method == 'bottom-to-top' or method == 'top-to-bottom':
        i = 1
    boundingBoxes = [cv2.boundingRect(c) for c in cnts]
    (cnts, boundingBoxes) = zip(*sorted(zip(cnts, boundingBoxes), key=lambda b: b[1][i], reverse=reverse))
    return (cnts, boundingBoxes)

上述代码的核心思想为先求出每个轮廓的外接矩形框,然后通过对外接框按照x或y坐标排序进而来实现对轮廓的排序.

调用代码如下:

# sorted
(cnts, boundingboxes) = sort_contours(cnts, method=args['method'])
for (i, c) in enumerate(cnts):
    image = draw_contour(image, c, i)
cv2.imshow('Sorted', image)
cv2.waitKey(0)

运行结果如下: