几何工具的使用

已于 2024-03-07 22:14:06 修改
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分类专栏： VisionPro 文章标签： 机器学习
于 2024-03-07 22:10:36 首次发布
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Geometry - Creation 创建几何

  • CogCreateCircleTool：创建圆
  • CogCreateEllipseTool:创建椭圆
  • CogCreateLineBisectPointsTool：带有两个点的平行线
  • CogCreateLineParallelTool:在某一点创建某条线的平行线
  • CogCreateLinePerpendicularTool:在某一点创建某条线的垂线
  • CogCreateLineTool:根据某一点和角度创建一条直线。
  • CogCreateSegmentAvgSegsTool:创建两条线段的平均线
  • CogCreateSegmentTool:创建线段。

Geometry - Finding 查找几何

  • CogFindCircleTool:找圆工具
  • CogFindCornerTool:找角工具
  • CogFindEllispeTool:找椭圆工具
  • CogFindLineTool:找线工具
  • CogFitCircleTool:圆拟合工具，能够为用户提供一个二维坐标点，拟合成一个圆，要求最少三个点才可以拟合一个圆
  • CogFitEllipseTool:拟合椭圆工具
  • CogFitLineTool:找线工具
  • CogMultiLineFinderTool:多条线段的集合状态

Geometry - Intersection：检测几何是否相交

  • CogIntersectCircleCircleTool：检测两个圆是否相交
  • CogIntersectLineCircleTool：检测线与圆是否相交
  • CogIntersectLineEllipseTool：检测线与椭圆是否相交
  • CogIntersectLineLineTool：检测线与线是否相交
  • CogIntersectSegmentCircleTool：检测线段与圆是否相交
  • CogIntersectSegmentEllipseTool：检测线段与椭圆是否相交
  • CogIntersectSegmentLineTool：检测线段与直线是否相交
  • CogIntersectSegmentSegmentTool：检测线段与直线是否相交

Geometry - Measurement：测量几何距离

  • CogAngleLineLineTool：两条直线的夹角
  • CogAnglePointPointTool：两个点组成的线段的角度
  • CogDistanceCircleCircleTool：两个圆的最短距离
  • CogDistanceLineCircleTool：线到圆的最短距离
  • CogDistanceLineEllispeTool：线到椭圆的最短距离
  • CogDistancePointCircleTool：点到圆的最短距离
  • CogDistancePointEllispeTool：点到椭圆的最短距离
  • CogDistancePointLineTool：点到线的最短距离
  • CogDistancePointPointTool：点到点的距离
  • CogDistancePointSegmentTool：点到线段的最短距离
  • CogDistanceSegmentCircleTool：线段到圆的最短距离
  • CogDistanceSegmentEllispeTool：线段到椭圆的最短距离
  • CogDistanceSegmentLineTool：线段到线的最短距离
  • CogDistanceSegmentSegmentTool：线段到线段的最短距离

deg：代表角度 ，表示角的大小，单位是°
rad：代表弧度，以弧度来表示角的大小，弧度是没有单位的，是一个实数，例如Sin30中的30就是实数30,Sin30°，表示把一个圆等份360份，取其中的30份。

例1、检测火花塞的长度

1、首先用模板匹配工具对火花塞进行模板匹配，然后使用空间坐标系进行定位

在这里插入图片描述

2、A的值是使用卡尺工具进行测量的，测量以后输出值，如图所示。

在这里插入图片描述

3、测量B的值我们使用的是CogDistanceSegmentLineTool线到线段的最短距离。如图所示

在这里插入图片描述

4、测量C的值，我们使用的是CogDistanceSegmentSegmentTool线段与线段的距离

在这里插入图片描述

例2、计算零件的角度和到圆心的距离

1、首先使用模板工具进行模板匹配，再使用坐标定位工具

在这里插入图片描述

2、CogFindCircleTool使用找圆工具找到物体的圆

在这里插入图片描述

3、使用CogFindLineTool找线工具，找出边缘的线段

在这里插入图片描述

4、使用两个CogFitLineTool拟合直线分别拟合出两条直线（注意连线的位置）

在这里插入图片描述

5、计算点到直线的距离使用CogDistancePointLineTool工具

在这里插入图片描述

6、使用CogAngleLineLineTool工具计算两条直线的夹角

在这里插入图片描述

7、使用函数工具把弧度值转换为角度值，最后再把最后得到的两个结果使用文字工具输出到页面上

在这里插入图片描述

例3、测量苹果充电器角度

1、首先还是先用PMA工具对产品进行模板匹配，再用Fixture工具进行空间坐标系的定位

在这里插入图片描述

2、使用CogFindLineTool找线工具,找到需要测量的角度的两条边

在这里插入图片描述

3、使用CogAngeLineLineTool工具测量两条直线的夹角。得到的结果是弧度值，再使用函数把弧度值转为角度值，最后输出显示到页面上

在这里插入图片描述

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opencv 旋转椭圆类型
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<think>嗯，用户现在想了解OpenCV中与旋转椭圆相关的类型或功能，特别是使用方法。我需要先回顾一下之前的对话，看看用户之前问了什么，以及我之前回答了哪些内容。 用户之前询问了关于OpenCV中的RotatedRect的使用方法，我详细解释了它的三个属性：中心点、尺寸和旋转角度，并提供了C++代码示例。现在用户进一步想了解旋转椭圆相关的类型或功能，可能是在RotatedRect的基础上扩展，或者想知道如何用OpenCV绘制旋转椭圆。 根据用户提供的引用内容，他们提到了使用ellipse函数绘制椭圆，以及使用RotatedRect来创建椭圆。引用中的代码示例显示，可以通过RotatedRect对象来绘制椭圆，比如cv::ellipse(image, rect, CV_RGB(0, 255, 0),3);，这可能是用户关心的点。 所以，用户可能想知道在OpenCV中如何创建和绘制旋转椭圆，特别是使用RotatedRect类型或其他相关类型。需要确认OpenCV中是否有专门处理旋转椭圆的类，或者是否通过RotatedRect结合其他函数来实现。 首先，OpenCV中的椭圆绘制主要依赖于ellipse函数，该函数有两种重载形式：一种直接指定中心、轴长、旋转角度等参数，另一种接受RotatedRect作为参数。因此，RotatedRect不仅可以表示旋转矩形，还可以与ellipse函数结合使用来绘制旋转椭圆，因为椭圆的旋转角度和中心与RotatedRect的属性相匹配。 接下来需要解释这两种方法：直接使用ellipse函数参数，以及通过RotatedRect对象。同时，可能还需要提到ellipse2Poly函数，用于生成椭圆的多边形近似，这在用户提供的引用[2]中出现过，用于绘制椭圆的多边形轮廓。 另外，用户可能需要注意旋转角度的定义，即RotatedRect中的angle是矩形绕中心旋转的角度，而椭圆绘制时的angle参数同样是绕中心旋转的角度，方向可能是顺时针还是逆时针需要明确。根据OpenCV文档，椭圆的角度是顺时针方向，但需要确认是否正确，可能在之前的回答中已经提到过旋转方向，需要保持一致。 可能还需要比较RotatedRect和ellipse参数之间的对应关系，例如RotatedRect的size对应椭圆的长轴和短轴，但需要注意椭圆的axes参数是Size类型，而RotatedRect的size可能直接对应。例如，在用户提供的引用[2]中，RotatedRect的构造函数用了cenpt（中心）、siz（尺寸）、axes（角度），但这里可能有一个错误，因为RotatedRect的构造函数是（中心，尺寸，角度），而椭圆的axes是Size类型，表示长轴和短轴的长度。所以当使用RotatedRect来创建椭圆时，RotatedRect的尺寸对应椭圆的轴长，角度对应椭圆的旋转角度。 此外，用户可能想知道如何从RotatedRect中提取参数来绘制椭圆，或者反过来。可能需要解释RotatedRect在椭圆绘制中的应用，以及如何正确设置参数。 最后，应该提供代码示例，展示两种方法：直接使用ellipse函数参数，以及使用RotatedRect对象，并说明两者的联系和区别。同时，可能还需要提到ellipse2Poly函数的用途，生成椭圆的多边形点集，用于自定义绘制，如引用[2]中的示例。 需要确保回答结构清晰，分点说明，并附上代码示例，同时注意引用之前的回答和用户提供的引用内容中的相关信息。例如，在之前的回答中提到了RotatedRect的三个属性，现在需要将这些属性与椭圆绘制联系起来。此外，用户提供的引用中提到了ellipse函数的多种用法，包括使用RotatedRect作为参数，这需要整合到当前回答中。 可能还需要指出用户引用中的代码存在的潜在问题，例如在引用[2]中，RotatedRect的构造参数可能被错误地传递，因为RotatedRect的构造函数需要中心、尺寸和角度，而代码中可能将axes作为角度传递，而axes本应是Size类型，但代码中的axes变量是double类型，这可能是个错误。因此，在回答中需要指出正确的方法，避免用户被引用中的代码误导。 总结回答的结构： 1. 介绍OpenCV中处理旋转椭圆的主要方法，即ellipse函数和RotatedRect的结合使用。 2. 详细说明两种调用方式：直接参数和RotatedRect对象。 3. 解释RotatedRect与椭圆参数的关系，包括中心、尺寸、角度。 4. 提供代码示例，展示两种方法，并注释说明。 5. 提及ellipse2Poly函数的作用，用于生成多边形点集。 6. 注意事项，如角度方向、参数单位等。 7. 相关问题，引导用户深入探讨。 同时，需要确保使用正确的中文术语，LaTeX格式的行内公式和独立公式正确，引用标识正确添加，例如在提到角度方向时引用之前的注释[^1]，或者在提到辅助函数时引用其他引用[^3]。 最后，检查是否有遗漏的关键点，例如椭圆的旋转方向、参数单位（角度是度数还是弧度，OpenCV中ellipse函数使用的是度数），以及如何正确构造RotatedRect对象来匹配椭圆的参数。</think>### OpenCV 中旋转椭圆的类型与使用方法 在 OpenCV 中，旋转椭圆主要通过 **`RotatedRect` 结构体**和 **`ellipse()` 函数**协同实现。`RotatedRect` 用于定义椭圆的几何属性（中心、尺寸、角度），而 `ellipse()` 函数负责绘制。以下是具体使用方法： --- #### 一、核心类型：`RotatedRect` `RotatedRect` 是描述旋转矩形（或椭圆）的通用结构体，其属性与椭圆的参数直接对应： - **中心点 `center`**：椭圆的几何中心坐标 `(x, y)`。 - **尺寸 `size`**：椭圆的长轴和短轴长度（`width` 和 `height`）。 - **旋转角度 `angle`**：椭圆长轴相对于水平轴的逆时针旋转角度（单位为度）[^1]。 --- #### 二、绘制旋转椭圆的两种方法 ##### 方法1：直接使用 `ellipse()` 函数参数 通过显式指定椭圆的中心、轴长、旋转角度等参数直接绘制： ```cpp cv::Mat image = cv::Mat::zeros(600, 800, CV_8UC3); cv::Point center(400, 300); // 椭圆中心 cv::Size axes(150, 100); // 长轴和短轴长度 double angle = 30.0; // 旋转角度（逆时针） double startAngle = 0; // 起始角度（绘制完整椭圆设为0） double endAngle = 360; // 终止角度（绘制完整椭圆设为360） // 绘制红色椭圆轮廓 cv::ellipse(image, center, axes, angle, startAngle, endAngle, cv::Scalar(0, 0, 255), 2, cv::LINE_AA); ``` ##### 方法2：通过 `RotatedRect` 对象 将 `RotatedRect` 实例作为参数传递给 `ellipse()` 函数，自动提取椭圆属性： ```cpp cv::RotatedRect rotatedEllipse(cv::Point(400, 300), cv::Size(150, 100), 30.0); cv::ellipse(image, rotatedEllipse, cv::Scalar(0, 255, 0), 2, cv::LINE_AA); ``` 此时，`RotatedRect` 的 `size` 对应椭圆的轴长，`angle` 对应旋转角度。 --- #### 三、高级操作：生成椭圆多边形点集 使用 `ellipse2Poly()` 生成椭圆的离散点集，便于自定义绘制或计算： ```cpp std::vector<cv::Point> points; cv::ellipse2Poly(center, axes, angle, 0, 360, 1, points); // 参数1为角度采样间隔 // 用线段连接所有点，绘制绿色椭圆 for (size_t i = 0; i < points.size() - 1; ++i) { cv::line(image, points[i], points[i+1], cv::Scalar(0, 255, 0), 2); } ``` --- #### 四、关键注意事项 1. **角度方向**：`angle` 为逆时针方向，从水平轴到椭圆长轴的角度[^1]。 2. **参数单位**：角度以度（°）为单位，轴长单位为像素。 3. **性能优化**：使用 `LINE_AA` 抗锯齿模式提升绘制质量，但会增加计算量[^2]。 4. **`RotatedRect` 的尺寸**：若用于椭圆，`size.width` 对应长轴，`size.height` 对应短轴。 --- ### 代码示例：绘制旋转椭圆与矩形对比 ```cpp #include <opencv2/opencv.hpp> int main() { cv::Mat image(600, 800, CV_8UC3, cv::Scalar(255, 255, 255)); // 定义旋转椭圆 cv::RotatedRect ellipseRect(cv::Point(300, 300), cv::Size(200, 100), 45.0); cv::ellipse(image, ellipseRect, cv::Scalar(255, 0, 0), 2); // 绘制对应的旋转矩形边界 cv::Point2f rectPoints[4]; ellipseRect.points(rectPoints); for (int i = 0; i < 4; i++) { cv::line(image, rectPoints[i], rectPoints[(i+1)%4], cv::Scalar(0, 0, 255), 2); } cv::imshow("Result", image); cv::waitKey(0); return 0; } ``` 此代码同时绘制了椭圆及其外接旋转矩形，直观展示两者的几何关系。 --- ### 相关问题 1. **如何通过 `RotatedRect` 计算椭圆的最小外接矩形？** （提示：使用 `boundingRect()` 或数学几何变换） 2. **椭圆的旋转角度与仿射变换矩阵如何关联？** （提示：涉及 `getRotationMatrix2D` 和 `warpAffine`） 3. **在目标检测中，如何利用旋转椭圆拟合不规则物体的方向？** （提示：结合主成分分析（PCA）与椭圆参数） [^1]: OpenCV 角度方向定义参考官方文档 [^2]: `LINE_AA` 抗锯齿实现原理与性能权衡 [^3]: 形态学操作与几何形状分析的扩展应用
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