OpenCV 凸包

本文介绍了OpenCV中的凸包概念,以及如何使用cv2.convexHull()函数检测和修复曲线的凸性缺陷。通过示例展示了该函数如何找出图像中物体的凸包,同时指出凸包在存在凹陷部分时的处理方式。

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作者:ccccting

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什么是凸包

定义

代码


什么是凸包

定义

凸包与轮廓近似相似,但不同,虽然有些情况下它们给出的结果是一样的。函数cv2.convexHull()可以用来检测一个曲线是否具有凸性缺陷,并能纠正缺陷。一般来说,凸性曲线总是凸出来的,至少是平的。如果有地方凹进去了就被叫做凸性缺陷。例如下图中的手,红色曲线显示了手的凸包,凸性缺陷被双箭头标出来了。
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代码

.   @param points Input 2D point set, stored in std::vector or Mat.
.   @param hull Output convex hull.
.   @param clockwise Orientation flag. If it is true, the output convex hull is oriented clockwise.
.   Otherwise, it is oriented counter-clockwise. 
.   @p
### OpenCV凸包函数的使用教程 #### 1. 凸包的概念 在计算机视觉领域,凸包是指包围一组点的最小凸多边形。通过计算图像中的轮廓并提取其凸包,可以用于形状分析、手势识别等领域。 #### 2. `cv::convexHull` 的基本用法 OpenCV 提供了一个名为 `cv::convexHull` 的函数来计算给定点集的凸包[^1]。该函数的主要参数包括输入点集合以及返回的结果形式(索引还是实际坐标)。以下是具体说明: - **输入**: 输入是一个二维点数组或向量。 - **输出**: 输出可以是点的实际坐标或者它们对应的索引位置。 - **可选标志**: 如果设置为 `True`,则返回的是点的索引;如果为 `False`,则直接返回点本身。 ```python import numpy as np import cv2 # 创建一些随机点作为示例数据 points = np.array([[0, 0], [1, 0], [1, 1], [0, 1]], dtype=np.int32) # 计算这些点的凸包 hull_indices = cv2.convexHull(points, returnPoints=False) # 返回索引 print("Convex Hull Indices:", hull_indices.flatten()) hull_points = cv2.convexHull(points, returnPoints=True) # 返回实际点 print("Convex Hull Points:", hull_points) ``` 上述代码展示了如何利用 `cv::convexHull` 来获取点集的凸包信息[^4]。 #### 3. 凸缺陷的应用 除了简单的凸包外,还可以进一步研究凸缺陷——即凸包与原始轮廓之间的差异区域。这通常由另一个函数 `cv2.convexityDefects()` 实现[^2]。此方法接受两个主要参数:一个是目标轮廓,另一个是由 `cv::convexHull` 得到的凸壳结构。 下面是一段完整的例子展示如何检测手部图像的手指数量,其中涉及到了凸包及其缺陷的联合应用[^3]: ```python import cv2 import numpy as np # 假设已经有一个二值化后的黑白图 img_binary 和找到的一个最大连通域 cnt (contour) img_binary = ... # 加载你的二值图片 cnt = ... # 获取凸包 hull = cv2.convexHull(cnt, returnPoints=False) # 寻找凸缺陷 defects = cv2.convexityDefects(cnt, hull) if defects is not None: for i in range(defects.shape[0]): s, e, f, d = defects[i][0] start = tuple(cnt[s][0]) end = tuple(cnt[e][0]) farthest_point = tuple(cnt[f][0]) # 绘制线条连接起点终点,并标记最远点 cv2.line(img_binary, start, end, [0, 255, 0], 2) cv2.circle(img_binary, farthest_point, 5, [0, 0, 255], -1) # 显示最终结果 cv2.imshow('Result', img_binary) cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows() ``` 这段脚本不仅演示了如何调用相关 API 进行处理,还提供了可视化手段帮助理解整个流程的工作机制。 ---
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