OpenCV C ++ / Obj-C:高级正方形检测
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不久前,我问了一个关于平方检测的问题卡尔菲利普得出了不错的结果。

现在,我想更进一步,找到边缘不完全可见的正方形。看一下这个例子:

例

有任何想法吗?我正在使用karlphillips代码:

void find_squares(Mat& image, vector<vector<Point> >& squares)
{
    // blur will enhance edge detection
    Mat blurred(image);
    medianBlur(image, blurred, 9);

    Mat gray0(blurred.size(), CV_8U), gray;
    vector<vector<Point> > contours;

    // find squares in every color plane of the image
    for (int c = 0; c < 3; c++)
    {
        int ch[] = {c, 0};
        mixChannels(&blurred, 1, &gray0, 1, ch, 1);

        // try several threshold levels
        const int threshold_level = 2;
        for (int l = 0; l < threshold_level; l++)
        {
            // Use Canny instead of zero threshold level!
            // Canny helps to catch squares with gradient shading
            if (l == 0)
            {
                Canny(gray0, gray, 10, 20, 3); // 

                // Dilate helps to remove potential holes between edge segments
                dilate(gray, gray, Mat(), Point(-1,-1));
            }
            else
            {
                    gray = gray0 >= (l+1) * 255 / threshold_level;
            }

            // Find contours and store them in a list
            findContours(gray, contours, CV_RETR_LIST, CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE);

            // Test contours
            vector<Point> approx;
            for (size_t i = 0; i < contours.size(); i++)
            {
                    // approximate contour with accuracy proportional
                    // to the contour perimeter
                    approxPolyDP(Mat(contours[i]), approx, arcLength(Mat(contours[i]), true)*0.02, true);

                    // Note: absolute value of an area is used because
                    // area may be positive or negative - in accordance with the
                    // contour orientation
                    if (approx.size() == 4 &&
                            fabs(contourArea(Mat(approx))) > 1000 &&
                            isContourConvex(Mat(approx)))
                    {
                            double maxCosine = 0;

                            for (int j = 2; j < 5; j++)
                            {
                                    double cosine = fabs(angle(approx[j%4], approx[j-2], approx[j-1]));
                                    maxCosine = MAX(maxCosine, cosine);
                            }

                            if (maxCosine < 0.3)
                                    squares.push_back(approx);
                    }
            }
        }
    }
}
参考资料:
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您可以尝试使用HoughLines检测正方形的四个边。接下来,找到四个最终的线相交以检测拐角。 霍夫变换对噪声和遮挡相当鲁棒,因此在这里很有用。另外, 是一个交互式演示,展示了霍夫变换的工作原理(我认为至少很酷:)。 是我以前的答案之一,它检测到一个显示出大部分相同数学运算符的激光十字中心(除了只找到一个角)。

您可能在每一侧都有多条线,但是找到相交点应该有助于确定inliers与outliers。找到候选角之后,还可以按面积或多边形的“正方形”过滤这些候选。

编辑:所有这些包含代码和图像的答案都让我觉得我的答案有点缺乏:)因此,这是一种实现方法:

#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace cv;
using namespace std;

Point2f computeIntersect(Vec2f line1, Vec2f line2);
vector<Point2f> lineToPointPair(Vec2f line);
bool acceptLinePair(Vec2f line1, Vec2f line2, float minTheta);

int main(int argc, char* argv[])
{
    Mat occludedSquare = imread("Square.jpg");

    resize(occludedSquare, occludedSquare, Size(0, 0), 0.25, 0.25);

    Mat occludedSquare8u;
    cvtColor(occludedSquare, occludedSquare8u, CV_BGR2GRAY);

    Mat thresh;
    threshold(occludedSquare8u, thresh, 200.0, 255.0, THRESH_BINARY);

    GaussianBlur(thresh, thresh, Size(7, 7), 2.0, 2.0);

    Mat edges;
    Canny(thresh, edges, 66.0, 133.0, 3);

    vector<Vec2f> lines;
    HoughLines( edges, lines, 1, CV_PI/180, 50, 0, 0 );

    cout << "Detected " << lines.size() << " lines." << endl;

    // compute the intersection from the lines detected...
    vector<Point2f> intersections;
    for( size_t i = 0; i < lines.size(); i++ )
    {
        for(size_t j = 0; j < lines.size(); j++)
        {
            Vec2f line1 = lines[i];
            Vec2f line2 = lines[j];
            if(acceptLinePair(line1, line2, CV_PI / 32))
            {
                Point2f intersection = computeIntersect(line1, line2);
                intersections.push_back(intersection);
            }
        }

    }

    if(intersections.size() > 0)
    {
        vector<Point2f>::iterator i;
        for(i = intersections.begin(); i != intersections.end(); ++i)
        {
            cout << "Intersection is " << i->x << ", " << i->y << endl;
            circle(occludedSquare, *i, 1, Scalar(0, 255, 0), 3);
        }
    }

    imshow("intersect", occludedSquare);
    waitKey();

    return 0;
}

bool acceptLinePair(Vec2f line1, Vec2f line2, float minTheta)
{
    float theta1 = line1[1], theta2 = line2[1];

    if(theta1 < minTheta)
    {
        theta1 += CV_PI; // dealing with 0 and 180 ambiguities...
    }

    if(theta2 < minTheta)
    {
        theta2 += CV_PI; // dealing with 0 and 180 ambiguities...
    }

    return abs(theta1 - theta2) > minTheta;
}

// the long nasty wikipedia line-intersection equation...bleh...
Point2f computeIntersect(Vec2f line1, Vec2f line2)
{
    vector<Point2f> p1 = lineToPointPair(line1);
    vector<Point2f> p2 = lineToPointPair(line2);

    float denom = (p1[0].x - p1[1].x)*(p2[0].y - p2[1].y) - (p1[0].y - p1[1].y)*(p2[0].x - p2[1].x);
    Point2f intersect(((p1[0].x*p1[1].y - p1[0].y*p1[1].x)*(p2[0].x - p2[1].x) -
                       (p1[0].x - p1[1].x)*(p2[0].x*p2[1].y - p2[0].y*p2[1].x)) / denom,
                      ((p1[0].x*p1[1].y - p1[0].y*p1[1].x)*(p2[0].y - p2[1].y) -
                       (p1[0].y - p1[1].y)*(p2[0].x*p2[1].y - p2[0].y*p2[1].x)) / denom);

    return intersect;
}

vector<Point2f> lineToPointPair(Vec2f line)
{
    vector<Point2f> points;

    float r = line[0], t = line[1];
    double cos_t = cos(t), sin_t = sin(t);
    double x0 = r*cos_t, y0 = r*sin_t;
    double alpha = 1000;

    points.push_back(Point2f(x0 + alpha*(-sin_t), y0 + alpha*cos_t));
    points.push_back(Point2f(x0 - alpha*(-sin_t), y0 - alpha*cos_t));

    return points;
}

注意:我调整图像大小的主要原因是可以在屏幕上看到它,并加快了处理速度。

坎尼

这使用Canny边缘检测来帮助大大减少阈值后检测到的行数。

在此处输入图片说明

霍夫变换

然后使用霍夫变换检测正方形的边。 在此处输入图片说明

交叉口

最后,我们计算所有线对的交点。 在此处输入图片说明

希望有帮助!

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我试图使用convex hull method ,这很简单。

在这里,您可以找到检测到的轮廓的凸包。它消除了纸张底部的凸度缺陷。

下面是代码(在OpenCV-Python中):

import cv2
import numpy as np

img = cv2.imread('sof.jpg')
img = cv2.resize(img,(500,500))
gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)

ret,thresh = cv2.threshold(gray,127,255,0)
contours,hier = cv2.findContours(thresh,cv2.RETR_LIST,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

for cnt in contours:
    if cv2.contourArea(cnt)>5000:  # remove small areas like noise etc
        hull = cv2.convexHull(cnt)    # find the convex hull of contour
        hull = cv2.approxPolyDP(hull,0.1*cv2.arcLength(hull,True),True)
        if len(hull)==4:
            cv2.drawContours(img,[hull],0,(0,255,0),2)

cv2.imshow('img',img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

(在这里,我尚未在所有平面上都找到正方形。如果需要,请自己做。)

以下是我得到的结果:

在此处输入图片说明

我希望这就是您所需要的。

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1st :开始尝试使用阈值技术将白纸与图像的其余部分隔离开。这是一种简单的方法:

Mat new_img = imread(argv[1]);

double thres = 200;
double color = 255;
threshold(new_img, new_img, thres, color, CV_THRESH_BINARY);

imwrite("thres.png", new_img);

但是还有其他替代方法可以提供更好的结果。一种是研究 inRange() ,另一种是通过将图像转换为HSV颜色空间来检测颜色。

该主题还提供了对此主题的有趣讨论。

第二个 :执行以下过程之一后,可以尝试将结果直接输入到find_squares()

find_squares()的替代方法是实现包围盒技术 ,该技术有可能提供对矩形区域的更准确检测(前提是您具有理想的阈值结果)。我在这里这里都用过它。值得注意的是,OpenCV有自己的边界框教程

正如阿比德(Abid)在回答中指出的那样,除了find_squares()之外,另一种方法是使用凸曲面方法。 有关此方法 ,请参见OpenCV的C ++教程

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