Python OpenCV 影像处理：影像轮廓
► 前言
上篇介绍使用OpenCV Python对于图像上的二值化操作，二值化主要用途包括图像分割、物体侦测、文字识别等。这种转换可以帮助检测图像中的物体或特定特征，并提取有用的信息，本篇基于二值化操作进行近一步的操作，透过影像梯度区分影像前景、后景，框选所需目标物件。透过程式码的说明，让各位了解OpenCV Python于图像处理上的基本操作。
►轮廓(Contour)定义
轮廓是由多个点组成的连续曲线或多边形，这些点会包围物体或形状的边界。轮廓描述了物体在影像中的外形和轮廓的形状。这些轮廓提供了对物体形状和结构的描述，可以识别和理解影像中的物体。
►轮廓检测与绘制
OpenCV提供findContours()函数用于在二值化影像中寻找轮廓。
- image： 输入的二值化图像，通常是经过灰度转换和二值化处理后的图像。
- mode： 轮廓检测模式。它指定轮廓的检索模式，可以使用以下值之一：
- RETR_EXTERNAL：只检测最外层的轮廓。
- RETR_LIST：检测所有的轮廓，但不建构轮廓的层次结构。
- RETR_CCOMP：检测所有的轮廓，并将其组织为两级层次结构。
- RETR_TREE：检测所有的轮廓，并将其组织为完整的层次结构。
- method： 轮廓的逼近方法。它指定轮廓的逼近方法，可以使用以下值之一：
- CHAIN_APPROX_NONE：储存所有的轮廓点，不进行逼近。
- CHAIN_APPROX_SIMPLE：仅储存水平、垂直和对角线端点，压缩水平、垂直和对角线节点，只保留该方向上的终点。
- contours（可选）： 轮廓的输出列表，每个轮廓是一个由点构成的 numpy 数组。
- hierarchy（可选）： 输出的层次结构，描述了轮廓之间的嵌套关系。
- offset（可选）： 输入图像的可选偏移参数。
并透过drawContours()函数将轮廓叠加于原始图像上。
- image： 用于绘制轮廓的图像。
- contours： 要绘制的轮廓，是一个包含轮廓的列表，每个轮廓是一个由点构成的 numpy 数组。
- contourIdx： 指定要绘制的轮廓的索引。如果为负值（例如 -1），则绘制所有轮廓。
- color： 绘制轮廓的颜色。它是一个包含三个整数的元组，分别表示蓝色、绿色和红色通道的值。
- thickness（可选）： 绘制轮廓的线条宽度。如果 thickness 为正值，表示线条的粗细；如果 thickness 为负值或者等于 0，则轮廓内部被填充。
- lineType（可选）： 绘制轮廓的线条类型。预设为 LINE_8，表示 8 连通线条。你也可以使用 cv2.LINE_AA 以获得抗锯齿效果。
- hierarchy（可选）： 描述轮廓层次结构的 numpy 数组。在 findContours 中获取，通常不需要手动指定。
- maxLevel（可选）： 绘制轮廓的最大层级。如果不指定，则绘制所有层级的轮廓。
- offset（可选）： 输入图像的可选偏移参数。
在轮廓检测与绘制分为以下四个步骤:
- 读取图像并转为灰度图
- 灰度图像二值化
- 检测轮廓
- 绘制轮廓
►轮廓周长与面积计算
在 OpenCV 中，可以使用 cv2.arcLength 函数来计算轮廓的周长，使用 cv2.contourArea 函数来计算轮廓的面积。
- contour：要计算周长的轮廓。
- closed：一个布尔值，表示轮廓是否是封闭的。如果是封闭的，则 closed 设为 True；如果不是封闭的，则设为 False。
- contour：要计算面积的轮廓。
►小结
透过以上讲解，搭配程式码进行范例讲解，相信各位对于图像上的轮廓检测能有更深刻的理解，期待下一篇博文吧！
►Q&A
问题一：图像不是二值化的，如何进行轮廓检测？
在进行轮廓检测之前，必须将图像转换为二值化形式。可以使用灰度转换和阈值处理来实现。确保你的图像经过适当的预处理。
问题二：找不到预期的轮廓，检测效果不好。
调整二值化的阈值或使用自适应阈值处理。有时候，图像的光线和对比度变化可能导致检测效果不佳，可以先进行适当的图像增强。
问题三：图像中有噪音或小的斑点，影响轮廓检测。
在进行轮廓检测之前，进行图像平滑处理，例如使用高斯滤波器或中值滤波器，以减少噪音的影响。
问题四：轮廓太多或太少，难以准确识别目标。
调整二值化的阈值，以控制检测到的轮廓数量。另外，可以使用形态学运算进行轮廓的调整和修复。
问题五：轮廓检测后如何进一步处理找到的轮廓？
根据应用需求，可以使用轮廓的特性进行进一步的筛选、过滤或分析。例如，可以根据轮廓的面积、长宽比等进行筛选，以排除不需要的轮廓。
►参考资料
OpenCV - Open Computer Vision Library
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