OpenCV与EmguCV中的图像轮廓提取

http://blog.csdn.net/u013162930/article/details/51941531

轮廓是图像中表示边界的一系列点的集合。

虽然边缘检测算法可以根据像素间的差异检查出轮廓边界的像素，但是它并没有把轮廓做为一个整体表示出来。所以下一步工作是把这些边缘检测出来的像素组装成轮廓。

openCV中可以用findContours()函数来从二值图像中提取轮廓。

openCV中一般用序列来存储轮廓信息。序列中的每一个元素是曲线中一个点的位置。

函数findContours()从二值图像中寻找轮廓。findContours()处理的图像可以是Canny()后得到的有边缘像素的的图像，也可以是Threshold()后得到的图像，这时的边缘是正负区域之间的边界。

在介绍函数原型之前，我们还需要简单了解下轮廓树的概念。openCV允许得到的轮廓被聚合成一个轮廓树，从而把包含的关系编码到轮廓树中。轮廓中直接包含的轮廓成为了它们的子节点。以此类推。

OpenCV3.0中的函数原型如下：

void findContours(InputOutArray image, OutputArrayOfArrays contours,  OutputArray hierarchy, int mode, int method, Point offset = Point())

• 第一个参数，InputOutArray类型的image，源图像，应为8位单通道的Mat类型。图像的非零像素被认为是1，0像素被保留为0。此函数会在提取图线轮廓的同时修改图像的内容。
• 第二个参数，OutputArrayOfArrays类型的contours。函数调用后的运算结果保存在这里，即为检测到的轮廓，每一个轮廓存储为一个点向量，即用Point类型的vector表示。
• 第三个参数，OutputArray类型的hierarchy，可选的输出向量，包含图像的拓扑信息。其作为轮廓数量的表示，包含了许多元素。每个轮廓contours[i]对应4个hierarchy元素hierarchy[i][0]~hierarchy[i][3]，分别表示后一个轮廓、前一个轮廓、父轮廓、内嵌轮廓的索引编号。如果没有对应的项，该hierarchy[i]值对应的设为负数。
• 第四个参数，int类型的mode，轮廓检索模式。

            RETR_EXTERNAL - 只提取最外层的轮廓 。对于所有轮廓设置hierarchy[i][2] = hierarchy[i][3] = -1。
            RETR_LIST - 提取所有轮廓，并且放置在 list 中 
            RETR_CCOMP - 提取所有轮廓，并且将其组织为两层的 hierarchy: 顶层为连通域的外围边界，次层为洞的内层边界。 
            RETR_TREE - 提取所有轮廓，并且重构嵌套轮廓的全部 hierarchy 

• 第五个参数，int类型的method，轮廓逼近的方法。           

            CHAIN_APPROX_NONE - 将所有点由链码形式翻译(转化）为点序列形式 
            CHAIN_APPROX_SIMPLE - 压缩水平、垂直和对角分割，即函数只保留末端的象素点; 
            CHAIN_APPROX_TC89_L1,  CHAIN_APPROX_TC89_KCOS - 应用 Teh-Chin 链逼近算法。

• 第六个参数，Point类型的offset，每个轮廓点的可选偏移量，有默认值Point()。当轮廓是从图像 ROI 中提取出来的时候，这个参数就可以排上用场了，因为可以从整个图像上下文来对轮廓做分析。

eg。

Mat srcImage = imread("M:/图像处理实验/轮廓提取/test-1.bmp",1);
cvtColor(srcImage, srcImage, COLOR_BGR2GRAY);
adaptiveThreshold(srcImage,srcImage,255,ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,THRESH_BINARY, 35, 10);
Mat result = Mat::zeros(srcImage.size(), CV_8UC3);  
srcImage.copyTo(result);
Canny(srcImage,srcImage,3,6,3);
vector<vector<Point> > contours;
vector<Vec4i> hierarchy;
findContours(srcImage, contours, hierarchy, CV_RETR_TREE, CHAIN_APPROX_SIMPLE);
int areaMin  = srcImage.cols * srcImage.rows;
for (int i = 0; i < contours.size(); i++ ){
    double area = contourArea(((contours)._Myfirst)[i]);
    if (area > srcImage.rows * srcImage.cols/3){
        //选取满足条件的最小的面积。认为改轮廓为答题卡的边框。
        if (areaMin > area){
            areaMin = area;
        }else{
            continue;
        }
        double area = contourArea(((contours)._Myfirst)[i]);
        Scalar color(rand() & 255, rand() & 255, rand() & 255);
        drawContours(result, contours, i, color, CV_FILLED, 8, hierarchy, 0, Point());
    }            
}
imwrite("M:/图像处理实验/轮廓提取/test-1-result.bmp", result);

以下为原图及轮廓提取后的结果：

EmguCV3.0中的函数原型如下：

Public Shared Sub FindContours(image As Emgu.CV.IInputOutputArray, contours As Emgu.CV.IOutputArray, hierarchy As Emgu.CV.IOutputArray, mode As Emgu.CV.CvEnum.RetrType, method As Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod, Optional offset As System.Drawing.Point = Nothing)

• 第一个参数，Emgu.CV.IInputOutputArray类型的image，源图像。图像的非零像素被认为是1，0像素被保留为0。此函数会在提取图线轮廓的同时修改图像的内容。
• 第二个参数，Emgu.CV.IOutputArray类型的contours。函数调用后的运算结果保存在这里，即为检测到的轮廓，每一个轮廓存储为一个点向量，即用Point类型的vector表示。
• 第三个参数，Emgu.CV.IOutputArray类型的hierarchy，可选的输出向量，包含图像的拓扑信息。
• 第四个参数，Emgu.CV.CvEnum.RetrType类型的mode，轮廓检索模式。

             Emgu.CV.CvEnum.RetrType.External - 只提取最外层的轮廓  。
             Emgu.CV.CvEnum.RetrType.List - 提取所有轮廓，并且放置在 list 中  
             Emgu.CV.CvEnum.RetrType.Ccomp  - 提取所有轮廓，并且将其组织为两层的 hierarchy: 顶层为连通域的外围边界，次层为洞的内层边界。  
            Emgu.CV.CvEnum.RetrType.Tree- 提取所有轮廓，并且重构嵌套轮廓的全部 hierarchy 

• 第五个参数，Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod类型的method，轮廓逼近的方法。           

             Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod.ChainApproxNone - 将所有点由链码形式翻译(转化）为点序列形式  
             Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod.ChainApproxSimple - 压缩水平、垂直和对角分割，即函数只保留末端的象素点;  
            Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod.ChainApproxTC89L1, Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod.ChainApproxTC89KCOS - 应用 Teh-Chin 链逼近算法。

• 第六个参数，Point类型的offset，每个轮廓点的可选偏移量，有默认值。当轮廓是从图像 ROI 中提取出来的时候，这个参数就可以排上用场了，因为可以从整个图像上下文来对轮廓做分析。

eg。

Dim bkGrayWhite As New Gray(255)
Dim img As Image(Of Gray, Byte) = New Image(Of Gray, Byte)("M:\图像处理实验\轮廓提取\test-2.bmp")
Dim img_threshold As Image(Of Gray, Byte) = New Image(Of Gray, Byte)(img.Width, img.Height, bkGrayWhite)
Dim imgresult As Image(Of Rgb, Byte) = New Image(Of Rgb, Byte)(img.Width, img.Height, New Rgb(255, 255, 255))
img.CopyTo(img_threshold)
CvInvoke.AdaptiveThreshold(img_threshold, img, 255, CvEnum.AdaptiveThresholdType.MeanC, CvEnum.ThresholdType.Binary, 35, 10)
Dim imgCanny As Image(Of Gray, Byte) = New Image(Of Gray, Byte)(img.Width, img.Height, bkGrayWhite)
CvInvoke.Canny(img, imgCanny, 25, 25 * 2, 3)
Dim contours As Emgu.CV.Util.VectorOfVectorOfPoint = New Emgu.CV.Util.VectorOfVectorOfPoint()
Dim hierarchy As Emgu.CV.IOutputArray = New Image(Of Gray, Byte)(img.Width, img.Height, bkGrayWhite)
CvInvoke.FindContours(imgCanny,
                                     contours,
                                     hierarchy,
                                     Emgu.CV.CvEnum.RetrType.External,
                                     Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod.ChainApproxSimple
                                      )
Dim areaMax As Integer = img.Width * img.Height
    For i = 0 To contours.Size - 1
            Dim area As Integer = CvInvoke.ContourArea(contours(i))
            '筛选轮廓面积大于三分之一整体图片面积的轮廓
            If area < areaMax / 3 Then
                Continue For
            End If
            CvInvoke.DrawContours(imgresult, contours, i, New MCvScalar(0, 0, 0), 2, CvEnum.LineType.EightConnected, hierarchy, 2147483647)
    Next
imgresult.Save("M:\图像处理实验\轮廓提取\test-2-result.bmp")