opencv-基于颜色的目标检测(含代码)

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  邀请朋友在公众号上分享了一篇云台摄像头跟踪的教程。看了教程,跟着做了摄像头部分的功能,发现说的比较简洁,来具体分析一下。
  这个颜色检测是在HSV颜色空间下进行的。首先把红色跟踪过程封装成函数,单独建个color_trace.py文件,代码如下:

 1	import cv2
 2	import numpy as np
 3	import imutils
 4
 5	def color_trace(color_lower, color_upper, img):
 6		img_hsv = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2HSV)  # RGB图像转HSV图像
 7		cv2.imshow('hsv', img_hsv)
 8		# 创建掩膜,在(color_lower, color_upper)之间的像素设为255,其它为0
 9 		mask = cv2.inRange(img_hsv, color_lower, color_upper)
10		cv2.imshow('mask', mask)
11
12    	# 腐蚀
13    	mask_erode = cv2.erode(mask, None, iterations = 2)
14    	cv2.imshow('erode', mask_erode)
15    	# 膨胀
16    	mask_dilate = cv2.dilate(mask_erode, (5, 5), iterations = 2)
17    	cv2.imshow('dilate', mask_dilate)
18
19    	# 高斯滤波
20    	mask_gaussian = cv2.GaussianBlur(mask_dilate, (3, 3), 0)
21    	cv2.imshow('mask_gaussian', mask_gaussian)
22
23    	# 寻找轮廓
24    	cnts = cv2.findContours(mask_gaussian.copy(), cv2.RETR_EXTERNAL, 		cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
25    	cnts = cnts[0] if imutils.is_cv2() else cnts[1]
26    	#center = None
27    	print(len(cnts))
28    	if len(cnts) > 0:
29        	# 取出最大轮廓
30        	c = max(cnts, key=cv2.contourArea)
31        	# 得到物体中心和物体半径
32        	((x, y), radius) = cv2.minEnclosingCircle(c)
33        # 检测半径大于20像素的物体
34        	if radius > 20:
35            	x, y = int(x), int(y)
36            	# 以物体最小半径画圆
37            	cv2.circle(img, (x, y), int(radius), (0, 255, 255), 2)
38    	return img

  测试用的图片如下图所示:
opencv-基于颜色的目标检测(含代码)_第1张图片
  1-3行代码为导入一些需要的模块,第5行代码定义了一个函数,输入的参数分别为需要检测的颜色的下限、上限和图片。第6行和第7行代码是将RGB图像转HSV图像并显示图像。显示的效果如下:
opencv-基于颜色的目标检测(含代码)_第2张图片
  第9行和第10行为创建一个mask并显示,在mask中将原图红色的区域用白色表示,其它的区域用黑色表示:
opencv-基于颜色的目标检测(含代码)_第3张图片
  接着第12-17行,分别对图像进行了腐蚀和膨胀处理。观察上图的mask,除了红球以外的地方也有一些白点,腐蚀可以很好的去除这些小的白点,效果如下:
opencv-基于颜色的目标检测(含代码)_第4张图片
  腐蚀在去除白点的同时也让圆球变小,膨胀操作可以恢复原样,并连通圆球内部的区域,具体的膨胀和腐蚀原理网上有很多教程,就不介绍了。膨胀效果如下:
opencv-基于颜色的目标检测(含代码)_第5张图片
  第24-25行是用opencv自带的函数寻找图片中的轮廓,特别说明下25行,24行的寻找轮廓函数在opencv2中的返回值为两个,第1个为轮廓;在opencv3中的返回值为3个,第二个为轮廓。25行中的imutils.is_cv2()用来判断我们用的是opencv2还是opencv3,然后根据判断结果取第1个还是第2个返回值。
  第30-37行代码找出面积最大的轮廓并得到轮廓的半径和中心,然后在输入的图像上画出圆,最后的效果如下图所示:
opencv-基于颜色的目标检测(含代码)_第6张图片
  可以看出效果还是非常棒的。主函数的代码如下:

 1	import cv2
 2	import numpy as np
 3	from color_trace import*
 4
 5	red_lower = np.array([170, 43, 46])  # 红色下限
 6	red_upper = np.array([180, 255, 255]) # 红色上限
 7
 8	img = cv2.imread('red1.jpg')
 9	cv2.imshow('red ball', img)
10	img_result = color_trace(red_lower, red_upper, img)
11	cv2.imshow('img_result', img_result)
12	cv2.waitKey(-1)

  第3行类似c语言的头文件,把刚才的color_trace.py文件导入。第5、6行定义了要跟踪的颜色的上限和下限,然后调用函数就可以了。
没有摄像头,但是可以打开笔记本的摄像头来玩一下,新建一个vedio_trace.py文件,代码如下:

 1	import cv2
 2	import numpy as np
 3	from color_trace import*
 4
 5	red_lower = np.array([170, 43, 46])  # 红色下限
 6	red_upper = np.array([180, 255, 255]) # 红色上限
 7
 8	cap=cv2.VideoCapture(0)  # #创建一个VideoCapture对象,笔记本摄像头设为0
 9	while True:
10    	# 逐帧捕获
11    	#第一个参数返回一个布尔值(True / False),代表有没有读取到图片;第二个参数表示截取到一帧的图片
12    	ret, frame = cap.read()
13    	img_result = color_trace(red_lower, red_upper, frame)
14    	cv2.imshow("img_result", img_result)
15    	if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
16        	break
17	#当一切结束后,释放VideoCapture对象
18	cap.release()
19	cv2.destroyAllWindows()

  我试了一下发现笔记本的摄像头拍摄的照片颜色有偏差,效果不理想,可能需要调节下红色的上下限。大家可以自己试着玩一下。

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