python shapely.geometry.polygon 实现 任意两个四边形的IOU计算

在目标检测中一个很重要的问题就是NMS及IOU计算，而一般所说的目标检测检测的box是规则矩形框，计算IOU也非常简单，有两种方法：

1. 两个矩形的宽之和减去组合后的矩形的宽就是重叠矩形的宽，同比重叠矩形的高

2. 右下角的minx减去左上角的maxx就是重叠矩形的宽，同比高

然后 IOU = 重叠面积 / （两矩形面积和—重叠面积）

 

然，不规则四边形就不能通过这种方式来计算，找了好久数学资料，还是没找到答案（鄙人数学渣渣），最后看了白翔老师的textBoxes++论文源码后，知道python的shapely包可以直接做到，下面给出的代码和注释：

import numpy as np 
import shapely
from shapely.geometry import Polygon,MultiPoint  #多边形

line1=[2,0,2,2,0,0,0,2]   #四边形四个点坐标的一维数组表示，[x,y,x,y....]
a=np.array(line1).reshape(4, 2)   #四边形二维坐标表示
poly1 = Polygon(a).convex_hull  #python四边形对象，会自动计算四个点，最后四个点顺序为：左上 左下  右下 右上 左上
print(Polygon(a).convex_hull)  #可以打印看看是不是这样子

line2=[1,1,4,1,4,4,1,4]
b=np.array(line2).reshape(4, 2)
poly2 = Polygon(b).convex_hull
print(Polygon(b).convex_hull)

union_poly = np.concatenate((a,b))   #合并两个box坐标，变为8*2
#print(union_poly)
print(MultiPoint(union_poly).convex_hull)      #包含两四边形最小的多边形点
if not poly1.intersects(poly2): #如果两四边形不相交
    iou = 0
else:
    try:
        inter_area = poly1.intersection(poly2).area   #相交面积
        print(inter_area)
        #union_area = poly1.area + poly2.area - inter_area
        union_area = MultiPoint(union_poly).convex_hull.area
        print(union_area)
        if union_area == 0:
            iou= 0
        #iou = float(inter_area) / (union_area-inter_area)  #错了
        iou=float(inter_area) / union_area
        # iou=float(inter_area) /(poly1.area+poly2.area-inter_area)
        # 源码中给出了两种IOU计算方式，第一种计算的是: 交集部分/包含两个四边形最小多边形的面积  
        # 第二种： 交集 / 并集（常见矩形框IOU计算方式） 
    except shapely.geos.TopologicalError:
        print('shapely.geos.TopologicalError occured, iou set to 0')
        iou = 0

print(a)

print(iou)

具体原理还没弄明白，还在研究中，研究完再给出来（当然数学渣渣能不能研究出来有待商榷*—*）

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