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  • 学习opencv跟轮廓相关的

    查找轮廓

    轮廓到底是什么?一个轮廓一般对应一系列的点,也就是图像中的一条曲线.表示的方法可能根据不同情况而有所不同.有多重方法可以表示曲线.在openCV中一般用序列来存储轮廓信息.序列中的每一个元素是曲线中一个点的位置.关于序列表示的轮廓细节将在后面讨论,现在只要简单把轮廓想象为使用CvSeq表示的一系列的点就可以了.

    函数cvFindContours()从二值图像中寻找轮廓.cvFindContours()处理的图像可以是从cvCanny()函数得到的有边缘像素的图像,或者是从cvThreshold()及cvAdaptiveThreshold()得到的图像,这时的边缘是正和负区域之间的边界.

    图8-2描述了cvFindContours的函数功能,图像的上半部分是神色背景和白色区域(被从A到E标记)的测试图像.下半部分是使用cvFindCountours()函数后会得到的轮廓的说明.这些轮廓被标记为cX或hx,"c"表示"轮廓(contour)","h"表示"孔(hole)","X表述数字".其中一些轮廓用虚划线表示;表明他们是白色区域的外部边界(例如,非0区域).孔(hole)的外部边界(例如,非0区域)即白色区域的内部边界.在图中是用电线表示外部边界的.OpenCV的cvFindContours()函数可区分内部和外部边界.

    包含的概念在很多应用中都非常重要.因此.OpenCV允许得到的轮廓被聚合成一个轮廓树,从而把包含关系编码到树结构中.这个测试图的轮廓树在根节点的轮廓叫c0,孔h00和h01是它的字子节点.这些轮廓中直接包含轮廓称为他们的子节点,以此类推.

    现在来看cvFindContours()函数

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    1. int  cvFindContours( CvArr* image, CvMemStorage* storage, CvSeq** first_contour,  
    2.                             int header_size CV_DEFAULT(sizeof(CvContour)),  
    3.                             int mode CV_DEFAULT(CV_RETR_LIST),  
    4.                             int method CV_DEFAULT(CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE),  
    5.                             CvPoint offset CV_DEFAULT(cvPoint(0,0)));  
    第一个参数 image是输入图像,图像必须是8位单通道图像,并且应该被转化成二值的(例如,所有非0像素的值都是一个定值).cvFindContours()运行的时候,这个图像会被直接涂改,因此如果是将来还有用的图像,应该复制之后再传给cvFindContours().

    storage 是内存存储器,cvFindContours()找到的轮廓记录在此内存里.正如之前所说,这个存储器的空间应该由cvCreateMemStorage()分配.

    first_contour 是指向CvSeq*的一个指针firstContour.无需动手,cvFindContours()会自动分配该指针.实际上,只要在这里传一个指针就可以了函数会自动设置.不需要分配和释放(new/delete或者malloc/free).就是这个指针(例如,*firstContour)指向轮廓树的首地址(head).cvFindContours()返回值是,找到的所有轮廓的个数

    cvSeq* firstContout = NULL;

    cvFindContours(..., &firstContour, ...);

    headerSize告诉cvFindContours()更多有关对象分配的信息,它可以被设定为sizeof(CvContour)或者sizeof(CvChain)(当近似方法参数method被设定为CV_ChAIN_CODE时使用后者).最后是mode和method参数,他们分别指定计算方法和如何计算.

    mode变量可以被设置为以下四个选项之一: CV_RETR_ExTERNAL, CV_RETR_LIST, CV_RETR_CCOMP或CV_RETR_TREE.mode的值向cvFindeContours()说明需要的轮廓类型,和希望的放回值形式.具体说来,mode的值决定把找到的轮廓如何挂到轮廓树节点变量(h_prev,h_next,v_prev和v_next)上,图8-3展示了四种可能的mode值所得到的结果的拓扑结构.


    每中情况下,结构都可以看成是被"横向"连接(h_next和h_prev)联系和被"纵向"连接(v_next和v_prev)不同的"层次".

    CV_RETR_EXTERNAL 只检测出最外的轮廓.图8-2中,只有一个最外轮廓,因此图8-3中第一个轮廓指向最外的序列,除此之外没有别的连接

    CV_RETR_LIST 检测所有的轮廓并将他们保存到表(list)中.图8-3描绘了从图8-2样图中得到的表.在这个例子中,有8条轮廓被找到,他们相互之间有h_prev和h_next连接(这里并没有使用v_prev和v_next)

    CV_RETR_CCOMP 检出所有的轮廓并将他们组织成双层结构(two-level hierarchy),顶层边界是所有成份的外界边界,第二层边界是空的边界.图8-3中,我们能看到5个外部边界,其中3个包含孔.孔被v_next和v_prev可以只包括一个值,此节点可以只有一个子节点.c0中有两个孔,因为v_next可以值包括一个值,次节点可以只有一个子节点.c0之内的所有孔相互间有h_prev和h_next指针连接.

    CV_RETR_TREE 检出所有轮廓并且重新建立网状的轮廓结构.在我们给出的例子中(图8-2和8-3中),这意味着根节点是最外的轮廓c0.c0之下是空h00,在同一层次中与另一个孔h01相连接.同理,每个孔都有子节点(相对应的是c000和c010),这些子节点与父节点被垂直连接起来.这个步骤一直持续到图像最内层的轮廓,这些轮廓会成为树叶节点.

    以下的五个值与方法相关(例如轮廓会如何被近似).

     CV_CHAIN_CODE 用freeman链码输出轮廓,其他方法输出多边形(顶点的序列)

    CV_CHAIN_APPROX_NONE 将链码编码中的所有点转换为点

    CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE 压缩水平,垂直或斜的部分,只保存最后一个点

    CV_CHAIN_APPROX_TC89_L1或CV_CHAIN_APPROX_TC89_KCOS使用Ten-Chin链逼近算法中的一个

    CV_LINK_RUNS 与上述算法完全不同的算法,连接所有水平层次的轮廓.此方法只可与Cv_RETR_LIST搭配使用.

    使用序列表示轮廓

    当调用cvFindContours函数的时候,返回多个序列.序列的类型依赖与调用cvFindContours时 所传递的参数.默认情况下使用CV_RETR_LIST和CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE参数.

    序列中保存一系列的点,这些点构成轮廓,轮廓是本章的重点.轮廓只是序列所能表示物体的一种.轮廓的点的序列,可以用来表示图像空间中的曲线.这种点的序列很常用,所有需要有专门的函数来帮助我们对他进行处理.下面是一组这样的处理函数.

    [cpp] view plaincopy
    1. int  cvFindContours( CvArr* image, CvMemStorage* storage, CvSeq** first_contour,  
    2.                             int header_size CV_DEFAULT(sizeof(CvContour)),  
    3.                             int mode CV_DEFAULT(CV_RETR_LIST),  
    4.                             int method CV_DEFAULT(CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE),  
    5.                             CvPoint offset CV_DEFAULT(cvPoint(0,0)));  
    [cpp] view plaincopy
    1. CvContourScanner  cvStartFindContours( CvArr* image, CvMemStorage* storage,  
    2.                             int header_size CV_DEFAULT(sizeof(CvContour)),  
    3.                             int mode CV_DEFAULT(CV_RETR_LIST),  
    4.                             int method CV_DEFAULT(CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE),  
    5.                             CvPoint offset CV_DEFAULT(cvPoint(0,0)));  
    [cpp] view plaincopy
    1. CvSeq*  cvFindNextContour( CvContourScanner scanner );  
    [cpp] view plaincopy
    1. void  cvSubstituteContour( CvContourScanner scanner, CvSeq* new_contour );  
    [cpp] view plaincopy
    1. /* Releases contour scanner and returns pointer to the first outer contour */  
    2. CvSeq*  cvEndFindContours( CvContourScanner* scanner );  
    [cpp] view plaincopy
    1. /* Approximates a single Freeman chain or a tree of chains to polygonal curves */  
    2. CvSeq* cvApproxChains( CvSeq* src_seq, CvMemStorage* storage,  
    3.                             int method CV_DEFAULT(CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE),  
    4.                             double parameter CV_DEFAULT(0),  
    5.                             int  minimal_perimeter CV_DEFAULT(0),  
    6.                             int  recursive CV_DEFAULT(0));  
    第一函数是cvFindContours(),在前面已经提到.接着是cvStartFindContiors()函数,它和cvFin的Contours()功能类似.但是cvStartFindContours()每次放回一个轮廓,而不像cvFinContours()那样一次查找所有轮廓然后统一返回.调用cvStartFindContours()函数后,返回一个CvSequenceScanner结构.CvSequenceScanner结构中包含一些状态信息,这些信息不可读.你可以通过在cvSequenceScabber结构上依次调用cvFinNextContour()来查找剩余的轮廓.当全部轮廓都被找完之后,cvFindNextContour()将放回NULL

    cvSubstituteContour()函数用于替换scanner指向的轮廓.该函数的一个特性是,如果参数 new_contour为NULL,那么当前的轮廓将被从Scanner指定的树或链表中删除(受影响的序列会作适当更新,来保证不会有指针指向不存在的物体).

    函数cvEndFindContour()结束轮廓查找,并且将scanner设置为结束状态.注意,scanner并没有被删除,实际上该函数返回的是指针所指序列的第一个元素.

    最后一个函数cvApproxChains()函数.该函数将Freeman链转换为多边形表示(精确转换或者近似拟合).

    Freeman链码

    一般情况下,通过cvFindCountours获取的轮廓是一系列顶点的序列.另一种不同的表达是设置method参数为CV_CHAIN_CODE,然后生成轮廓.当选者CV_CHAIN_CODE标志的时候,检测的轮廓通过Freemain链码[Freeman67](图8-4)的方式返回.在Freeman链码中,多边形被表示为一系列的位移,每一个位移有8个方向,这8个方向使用整数0到7表示.Freeman链码对于识别一些形状的物体很有帮助.如果得到的是Freeman链码,可以通过以下两个函数读出每个点

    [cpp] view plaincopy
    1. void cvStartReadChainPoints( CvChain* chain, CvChainPtReader* reader );  
    [cpp] view plaincopy
    1. CvPoint cvReadChainPoint( CvChainPtReader* reader );  

    第一个函数用来初始化Freeman链CvChainPtReader结构,第二个函数通过CvChainptReader来读每个点,CvChainPtReader对应当前状态.结构CvChain从CvSeq扩展得来.和CvContourScanner从多个轮廓间迭代一样,CvChainPtReader用于迭代一个使用Freemain链码表示轮廓中的每个点.CvChainPtReader和CvSeqReader的用法类似.如您所期望,当所有点都读完后,返回CvChainPtReader值为NULL.

    绘制轮廓

    一个经常使用的功能是在屏幕上绘制检测到的轮廓.绘制可以用cvDrawContours函数完成

    [cpp] view plaincopy
    1. /* Draws contour outlines or filled interiors on the image */  
    2. void  cvDrawContours( CvArr *img, CvSeq* contour,  
    3.                              CvScalar external_color, CvScalar hole_color,  
    4.                              int max_level, int thickness CV_DEFAULT(1),  
    5.                              int line_type CV_DEFAULT(8),  
    6.                              CvPoint offset CV_DEFAULT(cvPoint(0,0)));  
    第一个参数为要绘制轮廓的图像.第二个参数是要绘制的轮廓,他不像乍看上去那么简单,他是轮廓树的根节点.其他的参数(主要是max_level)将会控制如何绘制轮廓树.下一个参数很容易理解,是绘制轮廓所用的颜色.但是hole_color那?请回忆轮廓的分类,有外轮廓,也有"洞"(图8-2中的虚划线和点线).无论绘制单个轮廓还是轮廓树中的所有轮廓,标记为"洞"的轮廓都会使用hole_color指定的颜色绘制.

    通过max_level变量可以告诉cvDrawConturs() 如何处理通过节点树变量连结到一个轮廓上的其他任何轮廓.此变量可以被设置为遍历轮廓的最大深度.因此max_level = 0表示与输入轮廓属于同意等级的所有轮廓(更具体的说,输入轮廓和与其相邻的轮廓被画出),max_level = 1表示与输入轮廓属于同一登记的所有轮廓与其子节点被画出,以此类推.如果项要画的轮廓是由cvFindContous()的CV_RETR_CCOMP或CV_RETR_TREE模式得到的话,max_level的负值也是被支持的.在这种情况下,max_level=-1表示只有输入轮廓被画出,以此类推,max_level = -2 表示输入轮廓与其直系(仅直接相连的)子节点会被画出,以此类推.

    参数thickness和line_type就如其字面含义所示.最后,我们可以给绘图程序一个偏移量,这样轮廓可以被画在指定的精确坐标上.当轮廓坐标被转换成质心坐标或其他局部坐标系的时候,这个特性非常有用.
    如果在图像上的不同感兴趣的区域多次执行cvFindContour(),然后又想将所有结果在原来大图像上显示出来,便宜量offset也很有用.相反,可以先从大图提取出一个轮廓,然后在用offset和填充,在小图像上形成和轮廓对应的蒙板(mask);

    轮廓例子

    首先创建一个窗口用于显示图像,滑动条(trackbar)用于设置阈值,然后对采二值化后的图像提取轮廓并绘制轮廓.当控制参数的滑动条变换时,图像被更新.


    [cpp] view plaincopy
    1. #include "stdafx.h"  
    2. #include <cv.h>  
    3. #include <highgui.h>  
    4.   
    5. IplImage* g_image = NULL;  
    6. IplImage* g_gray = NULL;  
    7. int g_thresh = 100;  
    8. CvMemStorage* g_storage = nullptr;  
    9. void on_trackbar(int)  
    10. {  
    11.     if (g_storage == nullptr)  
    12.     {  
    13.         g_gray = cvCreateImage(cvGetSize(g_image),8,1);  
    14.         g_storage = cvCreateMemStorage(0);  
    15.     }  
    16.     else  
    17.     {  
    18.         cvClearMemStorage(g_storage);  
    19.     }  
    20.     CvSeq* contours = NULL;  
    21.     cvCvtColor(g_image,g_gray,CV_BGR2GRAY);  
    22.     cvThreshold(g_gray,g_gray,g_thresh,255,CV_THRESH_BINARY);  
    23.     cvFindContours(g_gray,g_storage,&contours);  
    24.     cvZero(g_gray);  
    25.     if (contours)  
    26.     {  
    27.         cvDrawContours(g_gray,contours,cvScalarAll(255),cvScalarAll(255),100);  
    28.     }  
    29.     cvShowImage("Contours",g_gray);  
    30. }  
    31.   
    32. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
    33. {  
    34.     g_image = cvLoadImage("C:\Users\chenchao\Desktop\细胞图象\正常的红细胞\5.bmp");  
    35.     cvNamedWindow("Contours",1);  
    36.     cvCreateTrackbar("Threshold","Contours",&g_thresh,300,on_trackbar);  
    37.     on_trackbar(0);  
    38.     cvWaitKey(0);  
    39.     printf("HELLO");  
    40.     return 0;  
    41. }  

    如果全局参数g_storage为NULL的话,则用cvCreateMemSotrage(0)创建一个内存存储器.g_gray被初始化为和g_image同样大小的黑色图像,但是为单通道图像.如果g_storage非空的话,则先用cvClearMemStorage清空内存存储器的中间,这样以便重复利用内存存储器中的资源.然后创建一个CvSeq*指针,该指针用来保存cvFindCountours()检测到的轮廓.

    然后g_image被转换为灰度图像,接着用g_thresh为参数进行二值化处理,得到的二值图像保存在g_gray中.cvFindContours从二值图像g_gray查找轮廓,然后将得到的轮廓用cvDrawContours()函数绘制为白色到灰度图像.最终图像在窗口中显示出来,并将在回调函数开始处申请的结构释放.

    另一个轮廓的例子

    在上例中,我们检测出输入图像的轮廓,然后逐个绘制没格轮廓.从这个例子中,我们可以了解到轮廓检测方法(如代码中是CV_RETR_LIST)以及max_depth(代码中是0)等参数的细节.如果设置的max_depth是一个比较大的值,你可以发现cvFindCountours()返回的轮廓是通过h_next连接被遍历.对于其他一些拓扑结构(CV_RETR_TREE,CV_REER_CCOMP等),你会发现有些轮廓被画过不只一次

    例8-3 在输入图像上寻找并绘制轮廓

    [cpp] view plaincopy
    1. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
    2. {  
    3.     cvNamedWindow("src");  
    4.     IplImage* img_8uc1 = cvLoadImage("C:\Users\chenchao\Desktop\细胞图象\正常的红细胞\5.bmp",0);  
    5.     IplImage* img_edge = cvCreateImage(cvGetSize(img_8uc1),8,1);  
    6.     IplImage* img_8uc3 = cvCreateImage(cvGetSize(img_8uc1),8,3);  
    7.     cvThreshold(img_8uc1,img_edge,128,255,CV_THRESH_BINARY);  
    8.     CvMemStorage* storage = cvCreateMemStorage(0);  
    9.     CvSeq* first_contour = nullptr;  
    10.     int Nc = cvFindContours(img_edge,storage,&first_contour,sizeof(CvContour),CV_RETR_LIST);  
    11.     int n = 0;  
    12.     printf("Total Contours Detected : %d  ",Nc);  
    13.     for (CvSeq* c = first_contour; c!= NULL; c= c->h_next)  
    14.     {  
    15.         cvCvtColor(img_edge,img_8uc3,CV_GRAY2BGR);  
    16.         cvDrawContours(img_8uc3,c,cvScalar(0,255,0),cvScalar(0,0,255),0,2,8);  
    17.         printf("contours #%d ",n);  
    18.         cvShowImage("src",img_8uc3);  
    19.         printf("   %d elements:  ",c->total);  
    20.         for (int i=0 ; i<c->total; ++i)  
    21.         {  
    22.             CvPoint* p  =  CV_GET_SEQ_ELEM(CvPoint,c,i);  
    23.             printf(" (%d,%d)  ",p->x,p->y);  
    24.         }  
    25.         cvWaitKey(0);  
    26.         n++;  
    27.     }  
    28.   
    29.     printf("Finished all contours. ");  
    30.     cvCvtColor(img_8uc1,img_8uc3,CV_GRAY2BGR);  
    31.     cvShowImage("src",img_8uc3);  
    32.     cvWaitKey(0);  
    33.     cvDestroyWindow("src");  
    34.     cvReleaseImage(&img_8uc1);  
    35.     cvReleaseImage(&img_8uc3);  
    36.     cvReleaseImage(&img_edge);  
    37.     return 0;  
    38. }  

    深入分析轮廓

    多边形逼近

    当我们绘制一个多边形或者进行形状分析的时候,通常需要使用多边形毕竟一个轮廓,使顶点数目变少.有多种方法可以实现这个功能,OpenCV实现了其中的一种逼近算法.函数cvApproxPoly是该算法的一种实现,可以处理轮廓的序列.

    [cpp] view plaincopy
    1. (CvSeq*)  cvApproxPoly( const void* src_seq,  
    2.                              int header_size, CvMemStorage* storage,  
    3.                              int method, double eps,  
    4.                              int recursive CV_DEFAULT(0));  
    我们可以传递一个列表或者数状序列给cvApproxPoly,然后对其表示的轮廓进行处理.函数返回值对应第一个轮廓,同样我们可用通过h_next(以及v_next)来访问返回其他的轮廓.

    因为cvApproxPoly在返回结果的时候需要创建新的对象,因此 需要指定一个内存存储器以及头结构大小.(一般为sizeof(CvContour)).

    逼急算法目前只可使用CV_POLY_APPROx_DP.另外两个参数为逼近算法参数(目前只用到第一个).eps参数指定逼近的精度.如果想了解这个参数如何起作用的的必须仔细了解具体的算法.最后一个参数指定是否针对全部的轮廓(通过h_next和v_next可达的)进行逼近

    如果为0,则表示只处理src_seq指向轮廓.

    下面简要介绍一下算法的工作原理.参考图8-5,算法先从轮廓(图b)选择2个最远的点,然后将2个连成一个线段(图c),然后再查找轮廓上到线段距离最远的点,添加到逼近后的心轮廓(图d).算法反复迭代,不断将最远点的添加到结果中.直到所有点的点到多边形的最短距离小于eps参数指定的精度(图f).从这里可以看出,精度和轮廓的周长,或者外包矩形周长的几分之一比较合适.

    曲线逼近的过程和寻找关掉点的过程密切相关。跟曲线上的其他点相比，关键点是那些包含曲线信息比较多的点。关键点在逼近算法以及其他应用中都会涉及。函数cvFindDominantPoints()实现了被称为IPAN*[Chetvreikov99]的算法.

    CvSeq  cvFindDominantPoints(CvSeq* contour,CvMemStorage* storage,int metod = CV_DOMINANT_IPAN,double parameter1 = 0,double parameter2 = 0,double parameter3 = 0,double parameter4 = 0);

           本质上,IPAN算法通过扫描轮廓上并在曲线内部使用可能顶点构造三角形来实现.对于三角形的大小和张角有特殊要求.在此某一特定的全局阈值和它的相邻的张角小的情况下,具有大张角的点被保留.

    函数cvFindDominantPoints()按照惯例使用参数CvSeq* 和CvMemStorage* .并且要求指定一个方法,和cvApproxPoly()相同,目前可供选择的方法只有一个,就是CV_DOMINANT_IPAN.


    接下来四个参数是:最短距离dmin,最长距离dmax,相邻距离dn和最大角度θmax.如图8-6所示,算法首先把所有两边距离rpa和rpb在dmin和dmax之间,θab < θmax的三角形找出来.然后保留对于距离dn(dn的大小不得超过dmax)有最小夹角θab的所有点p.dmin,dmax,dn和θmax典型值可以是7,9,9,150(最后一个参数是以度数为单位的角大小).

    特性概括

    轮廓处理中经常遇到的另一个任务是计算一些轮廓变化的概括特性.这可能包括长度或者其他一些反映轮廓整体大小的度量.另一个有用的特性是轮廓的轮廓矩(contourmoment),可以用来概括轮廓的总形状特性

    长度

    函数cvContourPerimeter()作用于一个轮廓并返回其长度.事实上,此函数是一个调用函数cvArcLength()的宏.

    [cpp] view plaincopy
    1. CVAPI(double)  cvArcLength( const void* curve,  
    2.                             CvSlice slice CV_DEFAULT(CV_WHOLE_SEQ),  
    3.                             int is_closed CV_DEFAULT(-1));  
    4.   
    5. CV_INLINE double cvContourPerimeter( const void* contour )  
    6. {  
    7.     return cvArcLength( contour, CV_WHOLE_SEQ, 1 );  
    8. }  
    cvArcLength()的第一参数是轮廓,其形式可以是点的序列(CvContour*或CvSeq*)或任一n×2的点的数组.后边的参数是slice,以及表明是否将轮廓视为闭合的一个布尔类型(例如,是否将轮廓的最后一个点视为和第一个点有连接).slice可以让我们只选择曲线上的点的部分集合.

    一个和cvArcLength()有紧密关系的函数是cvContourArea(),如其名称所示,这个函数同于计算轮廓的面积.函数的参数contour和slice和cvArcLength()一样.

    [cpp] view plaincopy
    1. CVAPI(double)  cvContourArea( const CvArr* contour,  
    2.                               CvSlice slice CV_DEFAULT(CV_WHOLE_SEQ),  
    3.                               int oriented CV_DEFAULT(0));  

    边界框

    当然长度和面积只是轮廓的简单特性,更复杂一些的特性描述应该是矩形边界框,圆形边界框或椭圆形边界框.有两种方法可以得到矩形边界框,圆形与椭圆形编辑框各只有一种方法.

    [cpp] view plaincopy
    1. CVAPI(CvRect)  cvBoundingRect( CvArr* points, int update CV_DEFAULT(0) );  
    [cpp] view plaincopy
    1. CVAPI(CvBox2D)  cvMinAreaRect2( const CvArr* points,  
    2.                                 CvMemStorage* storage CV_DEFAULT(NULL));  
    最简单的方法是调用函数cvBoundingRect();它将放回一个包围轮廓的CvRect.第一个参数points可以是由点组成的序列,一个轮廓(CvContour*)或者一个n×1双通道的矩阵(CvMat*).为了理解第二个参数update,我们需要想想前面的描述,当时说CvContour并不完全等于CvSeq;CvSeq能实现的CvContour都可以实现,CvContour甚至能做的更多一点.其中一个附加功能就是CvRect成员可以记载轮廓自己的边界框.如果调用函数cvBoundingRect()时参数update设置为0,便可以直接从CvCoutour的成员中获取边界框;如果将uodate设置为1,边界框便会被计算出(CvContour成员的内容也会被更新).

    cvBoundingRect()得到的长方形的一个问题是,cvRect只能表现一个四边水平和竖直的长方形.然而函数cvMinAreaRect2()可以返回一个包围轮廓最小的长方形,这个长方形可能是倾斜的;请看图8-7,该函数的参数和cvBoundingRect()的相似.opencv的数据类型CvBox2D就是用来表述这样的长方形状的.

    [cpp] view plaincopy
    1. typedef struct CvBox2D  
    2. {  
    3.     CvPoint2D32f center;  /* Center of the box.                          */  
    4.     CvSize2D32f  size;    /* Box width and length.                       */  
    5.     float angle;          /* Angle between the horizontal axis           */  
    6.                           /* and the first side (i.e. length) in degrees */  
    7. }  
    8. CvBox2D;  

    圆形和椭圆形边界

    接着我们来看函数cvMinEnclosingCircle().该函数和矩形边界框的作用基本相同,输入同样很灵活,可以是点的序列,也可以是二维点的数组.

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    1. CVAPI(int)  cvMinEnclosingCircle( const CvArr* points,  
    2.                                   CvPoint2D32f* center, float* radius );  
    OpenCV里没有专门用来表示圆的结构,因此需要给函数cvMinEnclosingCircle()传递中心和浮点型半径的两个指针来获取计算结果.

    与最小包围圆一样,OpenCV提供一函数来拟合一组点,以获取最佳拟合椭圆

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    1. CVAPI(CvBox2D) cvFitEllipse2( const CvArr* points );  
    cvMinEnclosingCircle()和cvFitEllipse2()的细微差别在于,前者只简单计算完全包围已有轮廓的最小圆,而后者使用拟合函数返回一个与轮廓最相近似的椭圆.这意味着并不是轮廓中所有的点都会被包在cvFitEllipse2()返回的椭圆中.该拟合由最小二乘拟合方法算出.

    椭圆的拟合结果由CvBox2D结构体返回,给出的矩形正好完全包围椭圆,如图8-8所示.



    几何

    在处理CvBox2D或多边形边界的时候,经常需要进行多边形以及边界框的重叠判断.OpenCV提供了一组方便的小函数用于此类测试.

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    1. CVAPI(CvRect)  cvMaxRect( const CvRect* rect1, const CvRect* rect2 );  
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    1. CVAPI(void) cvBoxPoints( CvBox2D box, CvPoint2D32f pt[4] );  
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    1. /* Initializes sequence header for a matrix (column or row vector) of points - 
    2.    a wrapper for cvMakeSeqHeaderForArray (it does not initialize bounding rectangle!!!) */  
    3. CVAPI(CvSeq*) cvPointSeqFromMat( int seq_kind, const CvArr* mat,  
    4.                                  CvContour* contour_header,  
    5.                                  CvSeqBlock* block );  
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    1. /* Checks whether the point is inside polygon, outside, on an edge (at a vertex). 
    2.    Returns positive, negative or zero value, correspondingly. 
    3.    Optionally, measures a signed distance between 
    4.    the point and the nearest polygon edge (measure_dist=1) */  
    5. CVAPI(double) cvPointPolygonTest( const CvArr* contour,  
    6.                                   CvPoint2D32f pt, int measure_dist );  
    第一个函数cvMaxRect()根据输入的2个矩形计算,他们的最小外包矩形.

    下一个使用函数cvBoxPoints()用于计算CvBox2D结构表示矩形的4个顶点.当然你也可以自己通过三角函数计算,不过这令人头大,而简单调用一下这个函数则可求出.

    第三实用函数cvPointSeqFromMat()从mat中初始化序列.这在你需要使用轮廓相关的函数,但是函数又不支持矩阵参数的时候使用.第一个参数用于指定点序列类型,seq_kind可以为以下类型:点集为0;曲线为CV_SEQ_KIND_CURVE;封闭曲线为CV_SEQ_KIND_CURVE|Cv_SEQ_FLAG_CLOSED.第二个参数是输入的矩阵,该参数是连续的1维向量.矩阵类型必须为cv_32C2或CV_32FC2.

    下面的两个参数是指针,指针指向的内容通过该函数填充.contour_header参数对应轮廓结构,一般要事先创建,不过由该函数负责初始化.block参数同样如此,也是由该函数复杂初始化.最后,该函数放回一个类型为CvSeq*的序列指针,指向你输入的序列头*contour_header.返回值跟输入参数相同只是为了使用该函数时更方便,因为这样你就可以将该函数当作某个轮廓函数的参数使用,代码写入同一行.

    最后一个平面几个相关的函数是cvPointPolygonTest(),用于测试一个点是否在多边形的内部.如果参数measure_dist非零,函数返回值是点到多边形最近距离.如果measure_dist为0,函数返回+1,-1,0,分别表示在内部,外部,在多边形边上.参数contour可以是序列,也可以是2通道矩阵向量.
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