2018-12-12【机器视觉笔录】OpenCV小案例实战

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Author : ShawnDong
updateDate :2018.12.12
Blog : ShawnDong98.github.io
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案例一:切边

问题描述:扫描仪扫描到的法律文件,需要切边,去掉边缘空白。

解决思路:通过Canny边缘检测+轮廓发现找到最大外接矩形实现

代码演示

void FindROI(int, void*)
{
    cvtColor(src1, gray_src, COLOR_BGR2BGRA);
    Mat canny_output;
    Canny(gray_src, canny_output, threshold_value, threshold_value * 2, 3, false);

    vector<vector<Point>> contours;
    vector<Vec4i> hireachy;
    findContours(canny_output, contours, hireachy, RETR_TREE, CHAIN_APPROX_SIMPLE, Point(0, 0));

    int minw = src1.cols * 0.75;
    int minh = src1.rows * 0.75;
    Mat drawImage = Mat::zeros(src1.size(), CV_8UC3);
    RNG rng(12345);
    Rect bbox;
    for (size_t t = 0; t < contours.size(); t++)
    {
        RotatedRect minRect = minAreaRect(contours[t]);
        float degree = abs(minRect.angle);
        printf("current angle : %f\n", degree);
        if (minRect.size.width > minw && minRect.size.height > minh && minRect.size.width < (src.cols - 5))
        {
            Point2f pts[4];
            minRect.points(pts);
            bbox = minRect.boundingRect();
            Scalar color = Scalar(rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255));
            for (int i = 0; i < 4; i++)
            {
                line(drawImage, pts[i], pts[(i + 1) % 4], color, 2, 8, 0);
            }

        }
    }
    imshow(output_title, drawImage);
    if (bbox.width > 0 && bbox.height > 0)
    {
        Mat roiImg = src1(bbox);
        imshow("roiImage ", roiImg);
    }

}
void Check_Skew(int, void*)
{
    Mat canny_output;
    cvtColor(src1, gray_src, CV_BGR2GRAY);
    Canny(gray_src, canny_output, threshold_value, threshold_value * 2, 3, false);

    vector<vector<Point>> contours;
    vector<Vec4i> hireachy;
    findContours(canny_output, contours, hireachy, RETR_TREE, CHAIN_APPROX_SIMPLE, Point(0, 0));

    Mat drawImg = Mat::zeros(src1.size(), CV_8UC3);
    float maxw = 0;
    float maxh = 0;
    double degree = 0;

    for (size_t t = 0; t < contours.size(); t++)
    {
        RotatedRect minRect = minAreaRect(contours[t]);
        degree = abs(minRect.angle);
        if (degree > 0)
        {
            maxw = max(maxw, minRect.size.width);
            maxh = max(maxh, minRect.size.height);
        }
    }

    RNG rng(12345);
    for (size_t t = 0; t < contours.size(); t++)
    {
        RotatedRect minRect = minAreaRect(contours[t]);
        if (maxw == minRect.size.width && maxh == minRect.size.height)
        {
            degree = minRect.angle;
            Point2f pts[4];
            minRect.points(pts);
            Scalar color = Scalar(rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255));
            for (int i = 0; i < 4; i++)
            {
                line(drawImg, pts[i], pts[(i + 1) % 4], color, 2, 8, 0);
            }
        }
    }
    printf("maxw : %d\n", maxw);
    printf("maxh : %d\n", maxh);
    printf("degree : %d\n", degree);

    imshow(output_title, drawImg);

    Point2f center(src1.cols / 2, src1.rows / 2);
    Mat rotm = getRotationMatrix2D(center, degree, 1.0);
    Mat dst;
    warpAffine(src1, dst, rotm, src1.size(), INTER_LINEAR, 0, Scalar(255, 255, 255));
    imshow("Correct Image", dst);
}

案例二:直线检测

问题描述:寻找英语试卷填空题下的下划线

解决思路:通过图像形态学来寻找直线,霍夫获取位置信息与显示

代码演示
错误姿势:

void detectLines(int, void*)
{
    Canny(roiImage, dst, threshold_value, threshold_value * 2, 3, false);
    vector<Vec4i> lines;
    HoughLinesP(dst, lines, 1, CV_PI / 180.0, 30, 30.0, 0);
    cvtColor(dst, dst, COLOR_GRAY2BGR);
    for (size_t t = 0; t < lines.size(); t++)
    {
        Vec4i ln = lines[t];
        line(dst, Point(ln[0], ln[1]), Point(ln[2], ln[3]), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
    }
    imshow("HoughLine", dst);
}

正确姿势:

void morhpologyLine(int, void*)
{
    //Binary Image
    Mat BinaryImage, morhpImage;
    cvtColor(src1, roiImage, CV_BGR2GRAY);
    threshold(roiImage, BinaryImage, 0, 255, THRESH_BINARY | THRESH_OTSU);
    imshow("Binary", BinaryImage);

    //morphology
    Mat kernel = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(30, 1), Point(-1, -1));
    morphologyEx(BinaryImage, morhpImage, MORPH_CLOSE, kernel, Point(-1, -1));
    imshow("morphology result", morhpImage);

    //erode image
    kernel = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(3, 3), Point(-1, -1));
    erode(morhpImage, morhpImage, kernel);
    imshow("morphology lines", morhpImage);

    //hough lines
    vector<Vec4i> lines;
    HoughLinesP(~morhpImage, lines, 1, CV_PI / 180.0, 30, 20.0, 0);
    Mat resultImage = roiImage.clone();
    cvtColor(resultImage, resultImage, COLOR_GRAY2BGR);
    for (size_t t = 0; t < lines.size(); t++)
    {
        Vec4i ln = lines[t];
        line(resultImage, Point(ln[0], ln[1]), Point(ln[2], ln[3]), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
    }
    imshow(output_title, resultImage);
}

注意:THRESH_OTSU和THRESH_TRIANGLE处理的图像只能是8位的,一般来说是灰度图像


案例三:对象提取

问题描述:对图像中的对象进行提取,去掉其他干扰和非目标对象

image.png

解决思路: 二值分割+形态学处理+纵横比计算

代码演示

    //二值化
    cvtColor(src1, gray_src, CV_BGR2GRAY);
    threshold(gray_src, BinaryImg, 0, 255, THRESH_BINARY | THRESH_OTSU);
    imshow("Binary Image", BinaryImg);

    Mat kernel = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(3, 3), Point(-1, -1));
    morphologyEx(BinaryImg, dst, MORPH_CLOSE, kernel, Point(-1, -1));
    imshow("CLOSE Img", dst);

    kernel = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(5, 5), Point(-1, -1));
    morphologyEx(BinaryImg, dst, MORPH_OPEN, kernel, Point(-1, -1));
    imshow("OPEN Img", dst);

    vector<vector<Point>> contours;
    vector<Vec4i> hireachy;
    findContours(dst, contours, hireachy, RETR_TREE, CHAIN_APPROX_SIMPLE, Point());

    Mat resultImage = Mat::zeros(src.size(), CV_8UC3);
    for (size_t t = 0; t < contours.size(); t++)
    {
        //面积过滤 
        double area = contourArea(contours[t]);
        if (area < 100)
            continue;
        Rect rect = boundingRect(contours[t]);
        float ratio = float(rect.width) / float(rect.height);
        if(ratio < 1.1 && ratio > 0.9)
        { 
            drawContours(resultImage, contours, t, Scalar(0, 0, 255), 2, 8, Mat(), 0, Point());
            printf("circle area: %f\n", area);
            printf("circle length: %f\n", arcLength(contours[t], true));
            int x = rect.x + rect.width / 2;
            int y = rect.y + rect.height / 2;
            circle(src1, Point(x, y), rect.height / 2, Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
        }
        
    }
    imshow("Result", src1);
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