opencv基础篇 ——（十二）轮廓提取与绘制

findContours轮廓提取

void void findContours( InputArray image, OutputArrayOfArrays contours,OutputArray hierarchy, int mode,int method, Point offset = Point());

功能介绍

cv::findContours 是 OpenCV 中用于在图像中查找轮廓的函数之一。它可以帮助你找到图像中所有的轮廓，并且可以选择性地进行轮廓的过滤和处理。主要用于在二值图像中查找对象的边界轮廓。这些轮廓通常是对象之间的分界线，可以通过它们进行形状分析、对象检测等操作。

image: 输入图像，必须是单通道的二值图像，即像素值为0或255（或0或1）
contours: 输出轮廓的容器。函数会将检测到的轮廓信息存储在这个数据结构中。具体而言，contours应当是一个 std::vector<std::vectorcv::Point> 类型的容器，其中每个内部向量代表一个轮廓，由构成该轮廓的连续边界点（cv::Point）组成。
hierarchy：参数是一个可选输出参数，用于存储轮廓之间的层级关系信息。如果用户不关心轮廓间的嵌套或层次结构，可以将其设置为 noArray() 或者忽略此参数。但若希望获取轮廓间的父子关系、内部轮廓与外部轮廓的关联等信息，应提供一个合适的输出容器（如 std::vector）来接收这些数据。
每个轮廓在 hierarchy 中对应一个四元组 (h_next, v_next, h_prev, v_prev)，其中：
- h_next：指向同一级别下下一个轮廓的索引。
- v_next：指向当前轮廓的直接内嵌子轮廓的索引。
- h_prev：指向同一级别下前一个轮廓的索引。
- v_prev：指向当前轮廓的直接父轮廓的索引。
  当某个值为 -1 时，表示没有对应的邻居或父/子轮廓。这种层次信息有助于分析图像中轮廓之间的包含关系，例如用于识别内部孔洞、独立对象以及构建多级轮廓树。
mode: 轮廓检索模式，指定如何组织和返回检测到的轮廓。常用的模式包括：
- cv::RETR_EXTERNAL: 只返回最外层轮廓，忽略任何嵌套的轮廓（即内部空洞或子轮廓）。
- cv::RETR_LIST: 返回所有轮廓，不建立任何层次关系，轮廓按检测顺序排列。
- cv::RETR_CCOMP: 返回所有轮廓，并按照两个级别构建层次结构：外部轮廓（级别1）和它们的内嵌孔洞（级别2）。
- cv::RETR_TREE: 返回所有轮廓，并以完整的嵌套层次结构形式组织，即每个轮廓可以有任意数量的直接子轮廓。
method: 轮廓逼近方法，用于决定如何将实际轮廓点集近似为更紧凑的点集，以减少轮廓点的数量。常用的逼近方法包括：
- cv::CHAIN_APPROX_SIMPLE: 仅保留轮廓端点和拐点，将轮廓压缩为一系列直线段。
- cv::CHAIN_APPROX_TC89_L1, cv::CHAIN_APPROX_TC89_KCOS: 使用 Teh-Chin 链码算法的变种进行更复杂的逼近。
- cv::CHAIN_APPROX_NONE: 不进行任何压缩，保留轮廓上的所有原始点。
offset: 可选的偏移量，表示在检测轮廓前将输入图像平移的像素值。这对于从原图像中裁剪出的部分进行轮廓检测时特别有用，可以确保返回的轮廓坐标与原图像坐标系统保持一致。

功能与用途

cv::findContours 函数的主要功能如下：

轮廓检测：在二值图像中识别并分离出各个连通的白色像素区域，即独立的物体或形状。
轮廓提取：将每个检测到的物体或形状的边界点序列化为一个点集（cv::Point 向量），这些点集构成了轮廓。
轮廓组织：根据指定的 mode 参数，可以将轮廓按不同的层次结构进行组织和返回，如仅返回最外层轮廓、返回所有轮廓的列表，或者构建完整的嵌套轮廓树。
轮廓近似：根据指定的 method 参数，可以选择是否对原始轮廓点集进行近似处理，以减小存储和后续处理的复杂性。

综上所述，cv::findContours 函数提供了一种通用且强大的工具，用于从二值图像中自动提取并结构化表示各种形状的轮廓信息。

drawContours 轮廓绘制

功能介绍

cv::drawContours 是 OpenCV 库中用于在图像上绘制轮廓的函数，常用于可视化检测到的轮廓或创建轮廓相关的图形输出。以下是该函数的功能介绍：

cv::drawContours(inputImage,           // InputOutputArray imagecontours,             // InputArrayOfArrays contourscontourIdx,           // int contourIdxcolor,                // const Scalar& colorthickness,            // int thicknesslineType,             // int lineTypehierarchy,            // InputArray hierarchymaxLevel,             // int maxLeveloffset                // Point offset
);

参数解释：

inputImage: 输入/输出图像（cv::Mat 类型），轮廓将在该图像上绘制。图像可以是任意通道数和深度的，但通常为单通道或三通道（彩色）的 8-bit 或 16-bit 图像。
contours: 输入的轮廓数组（std::vector<std::vectorcv::Point> 类型）。这是从 cv::findContours 函数或其他方式获取的一系列轮廓，每个轮廓由一组连续的边界点（cv::Point）组成。
contourIdx: 要绘制的轮廓索引。可以是单个整数，表示要绘制指定索引的单个轮廓；也可以是负数，此时绘制所有轮廓：
- -1：绘制所有轮廓。
- -2：绘制除了最大（面积最大）轮廓以外的所有轮廓。
- -3：绘制除了最小（面积最小）轮廓以外的所有轮廓。
color: 绘制轮廓使用的颜色。对于单通道灰度图像，通常是一个标量值；对于彩色图像，通常是 cv::Scalar 类型的 BGR 或 BGRA 值。
thickness: 轮廓线的粗细。可以是正数（表示像素宽度）、负数（表示填充轮廓）或 CV_FILLED（完全填充轮廓，等同于负数的最大值）。
lineType: 线型。常见的选项包括：
- cv::LINE_8：8-connected 直线（默认）。
- cv::LINE_AA：抗锯齿线条，适用于高质量输出。
hierarchy: （可选）轮廓的层级信息。通常是从 cv::findContours 函数返回的，用于遵循轮廓之间的嵌套关系。如果未提供或为空，所有轮廓被视为无层级关系。
maxLevel: （仅当提供了 hierarchy 时有效）绘制轮廓的最大嵌套级别。例如，设置为 0 表示只绘制最外层轮廓；设置为 1 表示绘制最外层轮廓及其直接子轮廓，依此类推。
offset: （可选）绘制轮廓时应用的偏移量。如果提供了这个参数，所有轮廓将在原位置基础上加上这个偏移量。

功能与用途

cv::drawContours 函数的主要功能如下：

轮廓绘制：在指定的输入图像上绘制给定的轮廓集合，可以是单个轮廓或多组轮廓。
样式定制：允许用户控制轮廓的颜色、线宽（或填充方式）、线型等视觉属性，以满足不同应用场景的需求。
层级支持：结合轮廓的层级信息（hierarchy），可以按照轮廓间的嵌套关系有选择地绘制部分轮廓，如仅绘制最外层轮廓、特定层级的轮廓或整个轮廓树。
坐标变换：通过提供 offset 参数，可以在绘制轮廓时对轮廓坐标进行平移，适应图像裁剪、视窗调整等场景。

综上所述，cv::drawContours 函数为用户提供了一个灵活的工具，用于在图像上可视化表示轮廓数据，便于观察、分析和展示检测到的形状边界。该函数接受轮廓数据、绘制参数及可选的附加信息作为输入，将轮廓绘制到指定的输入图像上，生成包含轮廓图形的输出图像。

示例

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>using namespace cv;
using namespace std;int main() {Mat image = imread("image.jpg", IMREAD_GRAYSCALE);if (image.empty()) {cout << "无法读取图像文件！" << endl;return -1;}Mat binary;threshold(image, binary, 128, 255, THRESH_BINARY);vector<vector<Point>> contours;vector<Vec4i> hierarchy;// 查找轮廓findContours(binary, contours, hierarchy, RETR_TREE, CHAIN_APPROX_SIMPLE);// 绘制轮廓Mat result = Mat::zeros(image.size(), CV_8UC3);drawContours(result, contours, -1, Scalar(0, 255, 0), 2);// 显示结果imshow("Contours", result);waitKey(0);return 0;
}