Qt+opencv 鼠标画线实现几何图形识别并动态创建

前言

使用Qt + OpenCV实现，通过鼠标画线绘制几何图形，然后通过opencv进行图形轮廓识别，返回图形顶点，然后创建对应的几何图形添加到场景中。绘制使用QGraphics体系完成。

看效果图：

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本文demo在这里
点击下载

环境: Qt5.15.2 + vs2019 64bit

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支持图形：直线、圆、椭圆、矩形、三角形。
快捷键：数字3 清屏

正文

demo的功能实现流程如下：

在临时画线层绘制，然后将绘制的图形保存成一张临时图片，再将其传给opencv进行轮廓检测，返回轮廓点后再计算出轮廓顶点坐标，将坐标交给Qt层动态创建几何图形，添加到scene中。

opencv下载

本文中需要用到opencv的轮廓识别，所以先要准备好opencv的库，本文下载的是当前最新版本V4.6.0
opencv下载地址

安装后，将其头文件和动态库拷贝到自己的工程项目中，并创建一个pri文件进行管理，也方便其他项目使用。

这里用到的动态库是opencv_world460.dll

opencv.pri

INCLUDEPATH += $$PWD/include

win32 {
CONFIG(release, debug|release) {
LIBS += -L$$PWD/lib/ -lopencv_world460
}

CONFIG(debug, debug|release) {
LIBS += -L$$PWD/lib/ -lopencv_world460d
}
}

OpenCV轮廓提取算法使用findContours()接口，详情可参考这里

绘制

本文使用QGraphics体系进行鼠标画线，是在之前的博客文章代码基础上复用的
详情参考：

Qt 鼠标/触屏绘制平滑曲线，支持矢量/非矢量方式
Qt实现桌面画线、标记，流畅绘制，支持鼠标和多点触控绘制

检测

调用opencv的接口进行检测

void ShapeDetecter::shapeDetect(string path_to_image)
{
    RNG rng(123);
    // Read image
    Mat3b src = imread(path_to_image);
    // Convert to grayscale
    Mat1b gray;
    cvtColor(src, gray, COLOR_BGR2GRAY);
    // Binarize
    Mat1b bin;
    threshold(gray, bin, 175, 255, THRESH_OTSU|THRESH_BINARY_INV);
    // Perform thinning
    _thinning(bin, bin);
    // Create result image
//    Mat3b res = src.clone();
    // Find contours
    vector<vector<Point>> contours;
    findContours(bin.clone(), contours, RETR_EXTERNAL, CHAIN_APPROX_SIMPLE);
    // For each contour

    if(contours.size() <=0)
        return;
    vector<Point> contour = contours[0];
    for (vector<Point>& contour : contours)
    {
        // Compute convex hull
        vector<Point> hull;
        convexHull(contour, hull);

        // Compute circularity, used for shape classification
        double area = contourArea(hull);
        double perimeter = arcLength(hull, true);
        double circularity = (4 * CV_PI * area) / (perimeter * perimeter);
        // Shape classification
        qDebug() << __FUNCTION__ << "circularity" << circularity;

        if(circularity > 0.85)
        {
            // circle
              RotatedRect rect = fitEllipse(contour);
             _drawCircle(rect.boundingRect());

        }
        else if(circularity > 0.68)
        {
            // Minimum oriented bounding box ...
            RotatedRect rect = minAreaRect(contour);
            Point2f pts[4];
            rect.points(pts);

            QVector<QPoint> points;
            for (int i = 0; i < 4; ++i)
            {
               points.push_back(QPoint( pts[i].x,pts[i].y));
            }

            emit sigDrawPolygon(points);

        }
        else if (circularity > 0.5)
        {
            // TRIANGLE
            // Select the portion of the image containing only the wanted contour
            Rect roi = boundingRect(contour);
            Mat1b maskRoi(bin.rows, bin.cols, uchar(0));
            rectangle(maskRoi, roi, Scalar(255), FILLED);
            Mat1b triangle(roi.height, roi.height, uchar(0));
            bin.copyTo(triangle, maskRoi);

            // Find min encolsing circle on the contour
            Point2f center;
            float radius;
            minEnclosingCircle(contour, center, radius);

            // decrease the size of the enclosing circle until it intersects the contour
            // in at least 3 different points (i.e. the 3 vertices)
            vector<vector<Point>> vertices;
            do
            {
                vertices.clear();
                radius--;

                Mat1b maskCirc(bin.rows, bin.cols, uchar(0));
                circle(maskCirc, center, radius, Scalar(255), 5);

                maskCirc &= triangle;
                findContours(maskCirc.clone(), vertices, RETR_LIST, CHAIN_APPROX_NONE);

            } while (vertices.size() < 3);

            qDebug() << __FUNCTION__ <<"TRIANGLE "<< "vertices_size = " <<vertices.size();
            // Just get the first point in each vertex blob.
            // You could get the centroid for a little better accuracy
            QVector<QPoint> points;
            points.push_back(QPoint(vertices[0][0].x,vertices[0][0].y));
            points.push_back(QPoint(vertices[1][0].x,vertices[1][0].y));
            points.push_back(QPoint(vertices[2][0].x,vertices[2][0].y));
//            emit sigDrawTriangle(points);
            emit sigDrawPolygon(points);
        }
        else
        {
           _drawLine(contours.at(0), boundingRect(contours.at(0)));
        }
    }
}

动态创建图形

从opencv返回顶点接口后，这里直接快捷创建QGraphicsLineItem、QGraphicsEllipseItem、QGraphicsPolygonItem，也可以自定义QGraphicsItem 然后在paint中进行绘制，自由度更高，比如设置平滑及其他参数等。
可以参考之前的博客
Qt鼠标拖动绘制基本几何图形

void WbCanvasItem::onDrawLine(const QPoint &point1, const QPoint &point2)
{
    auto item = new QGraphicsLineItem(QLineF(point1,point2),this);
    item->setPen(QPen(Qt::red,5, Qt::SolidLine, Qt::RoundCap, Qt::RoundJoin));
    m_pChildItems.append(item);
}

void WbCanvasItem::onDrawCircle(const QRect &rect)
{
    auto item = new QGraphicsEllipseItem(rect,this);
    item->setPen(QPen(Qt::red,5, Qt::SolidLine, Qt::RoundCap, Qt::RoundJoin));
    m_pChildItems.append(item);
}

void WbCanvasItem::onDrawPolygon(const QVector<QPoint> &pointVec)
{
    auto item = new QGraphicsPolygonItem(QPolygonF(pointVec),this);
    item->setPen(QPen(Qt::red,5, Qt::SolidLine, Qt::RoundCap, Qt::RoundJoin));
    m_pChildItems.append(item);
}

本示例通过简单演示整个流程，若运用到实际项目中需要进一步优化。

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本文demo在这里
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环境: Qt5.15.2 + vs2019 64bit

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