OpenCV学习笔记（十八）：凸包，最小包围区域算子：convexHull(),minAreaRect(),minEnclosingTriangle(),minEnclosingCircle()

1、convexHull()函数

计算出图像点集的凸包，根据图像的轮廓点，通过函数convexhull转化成凸包的点坐标，从而画出图像的凸包。

void convexHull(
InputArray points,		// 输入的点集，一般是用图像轮廓函数求得的轮廓点
OutputArray hull,		// 输出的是凸包的二维xy点的坐标值，针对每一个轮廓形成的。
bool clockwise =  false,	//  表示凸包的方向，true顺时针  flase 逆时针
bool returnPoints = true    // true表示返回点,false返回点地址的索引值
==returnPoints 标识符==
当输出数组"hull" 是std::vector时，忽略该标志，输出取决于向量的类型:
std::vector<int>表示 returnPoints=false, 返回索引值
std::vector<Point>表示 returnPoints=true。返回点	
)

2、boundingRect()函数

该函数计算并返回指定点集的最小右上界矩形。

Rect cv::boundingRect(InputArray points)

3、minAreaRect()函数

对给定的2D 点集，寻找可旋转的最小面积包围矩形

RotatedRect cv::minAreaRect(InputArray points)

4、minEnclosingCircle()函数

找到包围2D点集的最小面积的圆。

void cv::minEnclosingCircle(	
InputArray 	points,
Point2f & 	center,
float & 	radius 
)

5、minEnclosingTriangle()函数

找到一个包含2D点集的最小面积三角形，并返回其面积。

double cv::minEnclosingTriangle(	
InputArray 	points,
OutputArray triangle 
)

6、minEnclosingTriangle()函数

在一组二维点周围拟合一个椭圆。

RotatedRect cv::fitEllipse(
InputArray points
)

7、approxPolyDP()函数

以指定的精度近似生成多边形曲线。
函数逼近一条曲线或另一条曲线/顶点较少的多边形，使它们之间的距离小于或等于指定的精度。它使用Douglas-Peucker算法

void approxPolyDP(
InputArray curve,			// 输入的点集（存储在std::vector或Mat中的二维点的输入向量）
OutputArray approxCurve, 	// 输出的点集，当前点集是能最小包容指定点集的。draw出来即是一个多边形；
double epsilon, 			// 指定的精度，也即是原始曲线与近似曲线之间的最大距离。
bool closed					// 若为true,则说明近似曲线是闭合的，它的首位都是相连，反之，若为false，则断开。
);

8、示例一：（凸包）

#include <opencv2/opencv.hpp>using namespace cv;
using namespace std;int main()
{// 1、初始化变量和随机值Mat image(600, 600, CV_8UC3);RNG& rng = theRNG(); // 生成单个均匀分布的随机数或随机数数组。// 2、循环，按下ESC,Q,q键程序退出，否则有键按下便一直更新while(1){// 2.1 参数初始化char key;//键值int count = (unsigned)rng%100 + 3;//随机生成点的数量(最少3个点)vector<Point> points; //点值// 2.2 随机生成点坐标for(int i = 0; i < count; i++ ){Point point;point.x = rng.uniform(image.cols/4, image.cols*3/4);    // 一定范围内点坐标point.y = rng.uniform(image.rows/4, image.rows*3/4);points.push_back(point);}// 2.3 检测凸包// 操作方向为 顺市时针vector<Point> hull;  // 输出凸包点集 坐标索引值convexHull(Mat(points), hull, true);// 2.4 绘制出随机颜色的点image = Scalar::all(0); // 背景清零（设为黑色）for(int i = 0; i < count; i++ )// 绘制点circle(image, points[i], 3, Scalar(rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255)), CV_FILLED, CV_AA);//         // 根据凸包点集的索引 绘制凸包线
//        int hullcount = (int)hull.size();                   //凸包的边数（点数）
//        for(int  i = 0; i < hullcount; i++ )
//        {
//            Point point = points[hull[i]];  // 第一个点坐标            // 方式一：从最后一个点为起点绘制
            Point point_last = points[hull[hullcount-1]];   //连接凸包边的坐标点（hull[hullcount-1]：凸包最后一个点 索引值）
            line(image, point_last, point, Scalar(255, 255, 255), 1, CV_AA);
            point_last = point;//            // 方式二：第一个点为起点绘制
//            Point point1= points[hull[(i+1)%hullcount]];   // 第二个点
//            line(image, point, point1, Scalar(255, 255, 255), 1, CV_AA);
//        }// 2.5 根据凸包点集 绘制凸包线int hullcount = (int)hull.size();for(int  i = 0; i < hullcount; i++ ){Point point = hull[i];  // 第一个点坐标Point point1= hull[(i+1)%hullcount];   // 第二个点line(image, point, point1, Scalar(255, 255, 255), 1, CV_AA);}// 2.6 显示效果图imshow("凸包检测示例", image);//按下ESC,Q,或者q，程序退出key = (char)waitKey();if( key == 27 || key == 'q' || key == 'Q' )break;}waitKey(0);return 0;
}

在这里插入图片描述

9、示例二：（最小包围区域）

这个程序演示了如何使用函数minAreaRect() minEnclosingTriangle() minEnclosingCircle()找到一组点的最小包围矩形、三角形、圆形。随机点生成，然后封闭。按ESC，'Q’或’q’退出和任何其他键重新生成点集。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include<vector>using namespace cv;
using namespace std;//using std::vector;int main()
{// 1、创建背景图片Mat img(500, 500, CV_8UC3,Scalar::all(0));// 2、返回默认的随机数生成器RNG& rng = theRNG();        for(;;){// 随机生成一些点// 首先就是随机生成点的总数量int i, count = rng.uniform(1, 101);vector<Point> points;// 3、生成一组随机的点for( i = 0; i < count; i++ ){Point pt;pt.x = rng.uniform(img.cols/4, img.cols*3/4);pt.y = rng.uniform(img.rows/4, img.rows*3/4);points.push_back(pt);}// 4、找出随机点所在区域的最小包围矩形RotatedRect box = minAreaRect(points);  // 获得旋转矩形 box// 将box变量中存储的坐标值放到 fourPoint的数组中Point2f fourPoint[4];box.points(fourPoint);// 5、找出最小包围三角形vector<Point2f> triangle;minEnclosingTriangle(points, triangle);// 6、找出最小包围圆的圆心center和半径radiusPoint2f center;float radius = 0;minEnclosingCircle(points, center, radius);///7、绘制所生产的随机点for( i = 0; i < count; i++ )circle( img, points[i], 3, Scalar(0, 0, 255), FILLED, LINE_AA );// 8、绘制最小包围矩形for( i = 0; i < 4; i++ )line(img, fourPoint[i], fourPoint[(i+1)%4], Scalar(0, 255, 0), 1, LINE_AA);///9、绘制最小包围三角形for( i = 0; i < 3; i++ )line(img, triangle[i], triangle[(i+1)%3], Scalar(255, 255, 0), 1, LINE_AA);// 10、绘制最小包围圆circle(img, center, cvRound(radius), Scalar(0, 255, 255), 1, LINE_AA);// 11、显示imshow( "Rectangle, triangle & circle", img );// 键盘命令输入char key = (char)waitKey();if( key == 27 || key == 'q' || key == 'Q' ) // 'ESC'break;elseimg = Scalar::all(0);  // 背景清空}return 0;
}