OpenCV 系列 --- 凸包

对某些算法来说，比如在一些利用特征点的算法中，通常需要凸包将一些选定的点包含进来。比如给定如下图（第一行），利用Harris角点检测算法得到一些特征点（第二行），我们想得到包含这些特征点的一个凸包（第三行）。

1 为了得到这个结果，可以利用OpenCV提供的凸包函数，函数原型如下：

void convexHull(InputArray points, OutputArray hull, bool clockwise=false, bool returnPoints=true )

• points: 输入二维点集，利用Mat或者vector存储
• hull: 输出的convex hull点集。有两种情况：直接点集合或者points的索引
• false: 负责顺时针或者逆时针
• returnPoints: 控制传回的是点集，还是点集的索引

2 程序示例

#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    Mat img(600, 600, CV_8UC3);

    RNG& rng = theRNG();

    vector<int> counts;
    int ii;

    int numIter = 10;

//生成10个随机数，每个数代表一次实验中特征点的个数
    for (ii = 0; ii < numIter; ++ii)
    {
        counts.push_back((unsigned)rng % 100 + 3);
    }

    int numPair;
    vector<int>::iterator iter;

    //进行10次实验
    for (iter = counts.begin();iter != counts.end();++iter)
    {
        numPair = *iter;//当前实验中生成的点的个数

        vector points;

        //生成指定个数的点
        for (ii = 0;ii < numPair;++ii)
        {
            Point pt;
            pt.x = rng.uniform(img.cols / 4, img.cols * 3 / 4);
            pt.y = rng.uniform(img.rows / 4, img.rows * 3 / 4);
            points.push_back(pt);
        }

        vector<int> hull;// 凸包点的索引
        convexHull(points, hull, true);

        //在图上画出生成的这些点
        img = Scalar::all(0);
        for (ii = 0;ii < numPair;++ii)
        {
            circle(img, points[ii], 5, Scalar(0, 255, 0),CV_FILLED,CV_AA);
        }

        int numHull = (int)hull.size();
        Point pt_previous = points[hull[numHull - 1]]; // 凸包点的最后一个

        vector pt_poly; // 凸包的所有点集合
        for (ii = 0;ii < numHull;++ii)
        {
            Point pt_current = points[hull[ii]];

            pt_poly.push_back(pt_current);
//连接凸包中相邻的点
            line(img, pt_previous, pt_current, Scalar(0, 0, 255), 4, CV_AA);
            pt_previous = pt_current;//这步不可少，将下次线段的起始点重置
        }       

        const Point* allPts[1] = { &pt_poly[0] }; // 二维数组，存储所有的凸包点
        int numberOfPoints = (int)pt_poly.size(); // 凸包点的个数

//对凸包区域进行填充
        fillPoly(img, allPts, &numberOfPoints, 1, Scalar(255, 255, 255), CV_AA);

        imshow("Convex hull example", img);

        char key = (char)waitKey();
        if (key == 27 || key == 'q' || key == 'Q')
        {
            break;
        }
    }
    return 0;
}

在此示例程序中，有如下一句代码

fillPoly(img, allPts, &numberOfPoints, 1, Scalar(255, 255, 255), CV_AA);

这句代码的作用，是对生成的凸包区域进行填充。

3 程序示意图