opencv学习二值分析

内容来源于《opencv4应用开发入门、进阶与工程化实践》 

二值分析：

常见的二值化方法：

• 基于全局阈值（threshold）得到的二值图像；
• 基于自适应阈值（adaptiveThreshold）得到的二值图像；
• 边缘检测（Canny）
• 基于像素值范围（inRange）

threshold 

thresholdType介绍:

• THRESH_BINARY表示大于thresh的取maxval,否则取0;
• THRESH_BINARY_INV表示大于thresh的取0,否则取maxvalue;
• THRESH_TRUNC表示大于thresh取threshold,否则不改变灰度值;
• THRESH_TOZERO表示大于thresh的不改变灰度值,否则取0;
• THRESH_TOZERO_INV表示大于thresh取0,窦泽不改变灰度值;
• THRESH_OTSU表示使用otsu自动计算阈值;
• THRESH_TRIANGLE表示使用Triangle自动计算阈值;

adaptiveThreshold

void adaptiveThreshold( InputArray src, OutputArray dst,
                       double maxValue, int adaptiveMethod,
                       int thresholdType, int blockSize, double C );

• src表示需要进行二值化的图像;需要注意的是,该输入必须是8-bit单通道的图像;
• dst表示输出图像的二值图像;
• maxValue是一个非零值,用于对哪些满足条件的阈值进行赋值;
• adaptiveMethod表示选择哪一种自适应阈值算法;Opencv提供两种,ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C与ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,下面会详细介绍;
• thresholdType表示二值化类型,OpenCV提供两种, THRESH_BINARY与THRESH_BINARY_INV,下面会详细介绍;
• blocksize表示参与计算的像素的领域范围,必须使用奇数;
• C可以为正数, 零或者负数;用于在计算过程中容忍程度;

thresholdType介绍

adaptiveMethod介绍

第一种ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,针对像素(x,y)的计算方式如下:

• T(x,y)结果是在(x,y)的邻域blockSize×blockSize范围内所有灰度值的均值减去C�;

第二种ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,针对像素(x,y)的计算方式如下:

• 首先,生成一个大小为blockSize×blockSize的高斯核,作为权重;
• 其次,利用高斯核与(x,y)邻域范围内灰度值,进行加权求和,再减去C,得到T(x,y);

高斯核：符合高斯分布，距离越近权重越大。 

Canny

标准的边缘检测算法包括如下几步：

1. 将图像转为灰度图像
2. 通过高斯模糊卷积实现降噪
3. 计算图像梯度的大小与角度
4. 非最大信号压制
5. 双阈值边缘连接

在图像利用Sobel算子（也是滤波函数）计算x, y两个方向的梯度: 

 其次,计算梯度的强度和方向:（根据X轴和Y轴方向的梯度可以计算图像中像素点的梯度幅值G与角度θ）

非最大抑制 

理想情况下只有边缘像素的梯度是大于阈值T的，但实际情况下，局部也会出现多个高梯度阈值，所以要需要每个像素根据自身角度方向与两侧像素梯度值进行比较，如果当前像素点的梯度值小于两侧像素的梯度值，则将当前像素点的值设置为0；如果大于两侧像素的梯度值则保留。

双阈值连接

双阈值连接时保证边缘连续的关键步骤。一个高阈值H，一个低阈值L。

双阈值连接首先使用L对梯度图像进行处理，高于L保留，低于L丢弃，并将值设为零。然后使用H进行处理，高于H都视为边缘像素点。梯度值在[L,H]之间的：如果从低阈值像素点出发，最终可以通过相邻的像素点连接到高阈值像素点，而且整个连线上的像素点梯度值都大于L，则保留；否则设置为0。

轮廓发现与轮廓绘制

轮廓发现：

void findContours//提取轮廓，用于提取图像的轮廓
(
InputOutputArray image,//输入图像，必须是8位单通道图像，并且应该转化成二值的
OutputArrayOfArrays contours,//检测到的轮廓，每个轮廓被表示成一个point向量
OutputArray hierarchy,//可选的输出向量，包含图像的拓扑信息。其中元素的个数和检测到的轮廓的数量相等
int mode,//说明需要的轮廓类型和希望的返回值方式
int method,//轮廓近似方法
Point offset = Point()
)

轮廓绘制：

void drawContours//绘制轮廓，用于绘制找到的图像轮廓
(
 InputOutputArray image,//要绘制轮廓的图像
 InputArrayOfArrays contours,//所有输入的轮廓，每个轮廓被保存成一个poi