C++：cv::findContours()查找轮廓说明

湫兮之风

已于 2024-09-11 17:05:44 修改

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分类专栏： c++ 文章标签： c++ 开发语言

于 2024-07-09 11:35:53 首次发布

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cv::findContours 是 OpenCV 库中一个非常重要的函数，用于在二值图像中查找轮廓。该函数可以检测图像中对象的边界，并返回这些轮廓的坐标信息，这些轮廓信息通常用于对象检测、分割和形状分析等任务。以下是对 cv::findContours 函数的详细介绍：

一、函数原型

在 C++ 接口中，cv::findContours 的函数原型通常如下：

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

二、参数说明

image：输入的二值图像。这个函数通常在二值图像上操作，因此输入的图像应该是经过阈值处理后的图像，其中对象的像素值为255（白色），背景的像素值为0（黑色）。
contours：用于存储检测到的轮廓的容器。这通常是一个 std::vector<std::vector<cv::Point>> 类型的变量，其中每个内部 vector<cv::Point> 表示一个轮廓，由一系列的点组成。
hierarchy（可选）：用于存储轮廓之间的层次结构信息的容器。这是一个可选参数，如果你不需要轮廓之间的层级关系，可以将其设置为空（不传递或使用默认值）。如果传递了这个参数，它将被填充为一个 std::vector<Vec4i> 类型的变量，其中每个 Vec4i 表示一个轮廓的层级信息，包括当前轮廓的下一个轮廓、前一个轮廓、第一个子轮廓和父轮廓的索引。
mode：轮廓检索模式。这个参数决定了 cv::findContours 函数如何检索轮廓。常见的模式有：
- cv::RETR_EXTERNAL：只检索最外层的轮廓。当有一个大轮廓包裹着一个或多个小轮廓时，cv::RETR_EXTERNAL 只会返回大轮廓，而不会返回被大轮廓包围的小轮廓。
- cv::RETR_LIST：检索所有的轮廓，但不建立轮廓之间的等级关系。
- cv::RETR_CCOMP：检索所有的轮廓，并将它们组织为两层：顶层是各部分的外部边界，第二层是空洞的边界。
- cv::RETR_TREE：检索所有的轮廓，并重构嵌套轮廓的整个层次。
method：轮廓近似方法。这个参数决定了轮廓的近似方式，以减少轮廓上的点的数量，从而提高处理速度。常见的方法有：
- cv::CHAIN_APPROX_NONE：保存所有的轮廓点，不进行任何压缩。
- cv::CHAIN_APPROX_SIMPLE：压缩水平、垂直和对角线方向的轮廓，只保留端点。
- cv::CHAIN_APPROX_TC89_L1、cv::CHAIN_APPROX_TC89_KCOS：使用Teh-Chin链近似算法的一种。
offset（可选）：轮廓点的偏移量。这是一个可选参数，默认为 cv::Point(0, 0)，表示不进行偏移。当轮廓是从图像的某个区域（ROI）中提取的，并且需要在整个图像中分析时，这个参数将很有用。

三、返回值

cv::findContours 函数没有返回值（即返回类型为 void），但它通过修改传入的 contours 和（可选的）hierarchy 参数来输出轮廓和层级信息。

四、使用示例

以下是一个简单的使用 cv::findContours 函数的示例：

#include <opencv2/opencv.hpp>  
  
int main() {  
    cv::Mat image = cv::imread("your_binary_image.jpg", cv::IMREAD_GRAYSCALE); // 加载二值图像  
    cv::Mat binary;  
    cv::threshold(image, binary, 128, 255, cv::THRESH_BINARY); // 确保图像是二值的  
  
    std::vector<std::vector<cv::Point>> contours;  
    std::vector<cv::Vec4i> hierarchy;  
  
    cv::findContours(binary, contours, hierarchy, cv::RETR_EXTERNAL, cv::CHAIN_APPROX_SIMPLE);  
  
    // 在这里可以使用 contours 和 hierarchy 进行进一步的处理，比如绘制轮廓等  
  
    return 0;  
}

五、注意事项

输入图像必须是二值图像，即图像中的像素值只能是0或255。
轮廓检索模式和轮廓近似方法的选择取决于你的具体需求，不同的选择会影响轮廓的检测结果和处理速度。
轮廓的层级信息（如果需要）提供了轮廓之间的父子关系，这对于分析嵌套轮廓非常有用。

通过 cv::findContours 函数，你可以轻松地在二值图像中检测对象的轮廓

在图像处理中，当您处理一个二值图像，其中黑色代表背景，白色代表物体时，确实，如果每个白色区域（即物体）在图像中是连续且未被打断的，那么通过findContours函数检测到的每个物体的轮廓通常是闭合的。这是因为findContours函数会沿着物体的边界（即白色到黑色的像素变化处）查找并返回轮廓点集，这些点集自然地形成了一个闭合的环，包围了物体的内部区域。

然而，需要注意的是，有几个因素可能会影响轮廓的闭合性：

图像噪声：如果图像中存在噪声，可能会导致物体边界上的像素值发生不必要的变化，这可能会干扰轮廓的闭合性。虽然这种影响可能很小，但在某些情况下可能需要通过图像预处理步骤（如滤波、去噪等）来减少噪声。
物体接触或重叠：如果图像中的物体相互接触或重叠，那么它们的轮廓可能会合并成一个更复杂的形状，这可能会使得单个物体的轮廓不再是完全闭合的。在这种情况下，您可能需要使用更复杂的图像处理技术（如分水岭算法、图割算法等）来分割和识别接触或重叠的物体。
二值化阈值：二值化过程中选择的阈值对轮廓的闭合性也有影响。如果阈值设置不当，可能会导致物体的内部出现空洞或物体的边界被切断，从而影响轮廓的闭合性。因此，选择合适的阈值对于获得准确的轮廓至关重要。
轮廓近似方法：findContours函数允许您指定轮廓的近似方法。在某些情况下，为了减少轮廓上的点数以提高处理速度，可能会选择使用近似方法。然而，过度的近似可能会导致轮廓失去其原有的闭合性。因此，在选择近似方法时需要考虑其对轮廓闭合性的影响。

总的来说，在大多数情况下，如果图像中的物体是连续且未被打断的，并且图像处理步骤得当（如适当的二值化、滤波等），那么通过findContours函数检测到的物体轮廓通常是闭合的。然而，在处理复杂的图像时，可能需要考虑上述因素以确保获得准确的轮廓。