【OpenCV3】直线拟合——cv::fitLine()详解

在图像处理中，通常会遇到根据给定的点集（比如轮廓）拟合出一条直线的情形。opencv2和opencv3中提供了一个专门用于直线拟合的函数——cv::fitLine()。

下面对该函数作一详细的介绍。

cv::fitLine()的具体调用形式如下：

	void cv::fitLine(
		cv::InputArray points, // 二维点的数组或vector
		cv::OutputArray line, // 输出直线,Vec4f (2d)或Vec6f (3d)的vector
		int distType, // 距离类型
		double param, // 距离参数
		double reps, // 径向的精度参数
		double aeps // 角度精度参数
	);

第一个参数是用于拟合直线的输入点集，可以是二维点的cv::Mat数组，也可以是二维点的STL vector。

第二个参数是输出的直线，对于二维直线而言类型为cv::Vec4f，对于三维直线类型则是cv::Vec6f，输出参数的前半部分给出的是直线的方向，而后半部分给出的是直线上的一点（即通常所说的点斜式直线）。

第三个参数是距离类型，拟合直线时，要使输入点到拟合直线的距离和最小化（即下面公式中的cost最小化），可供选的距离类型如下表所示，ri表示的是输入的点到直线的距离。

第四个参数是距离参数，跟所选的距离类型有关，值可以设置为0，cv::fitLine()函数本身会自动选择最优化的值

第五、六两个参数用于表示拟合直线所需要的径向和角度精度，通常情况下两个值均被设定为1e-2。

下面，从一个具体的例子来看cv::Line()实际拟合的效果。

示例代码如下：

	//创建一个用于绘制图像的空白图
	cv::Mat image = cv::Mat::zeros(480, 640, CV_8UC3);

	//输入拟合点
	std::vector points;
	points.push_back(cv::Point(48, 58));
	points.push_back(cv::Point(105, 98));
	points.push_back(cv::Point(155, 160));
	points.push_back(cv::Point(212, 220));
	points.push_back(cv::Point(248, 260));
	points.push_back(cv::Point(320, 300));
	points.push_back(cv::Point(350, 360));
	points.push_back(cv::Point(412, 400));

	//将拟合点绘制到空白图上
	for (int i = 0; i < points.size(); i++)
	{
		cv::circle(image, points[i], 5, cv::Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
	}

	cv::Vec4f line_para; 
	cv::fitLine(points, line_para, cv::DIST_L2, 0, 1e-2, 1e-2);

	std::cout << "line_para = " << line_para << std::endl;

	//获取点斜式的点和斜率
	cv::Point point0;
	point0.x = line_para[2];
	point0.y = line_para[3];

	double k = line_para[1] / line_para[0];

	//计算直线的端点(y = k(x - x0) + y0)
	cv::Point point1, point2;
	point1.x = 0;
	point1.y = k * (0 - point0.x) + point0.y;
	point2.x = 640;
	point2.y = k * (640 - point0.x) + point0.y;

	cv::line(image, point1, point2, cv::Scalar(0, 255, 0), 2, 8, 0);

	cv::imshow("image", image);
	cv::waitKey(0);
	return;

拟合结果如下：

2017.04.07