有没有办法使用 cv2.approxPolyDP 来近似开放曲线？

Posted 2023-03-17

【中文标题】有没有办法使用 cv2.approxPolyDP 来近似开放曲线？

【英文标题】：Is there a way to use cv2.approxPolyDP to approximate open curve?

【发布时间】：2019-03-17 20:27:19

【问题描述】：

我想用线段链来近似平滑线。

OpenCV 3.4中的cv2.approxPolyDP在闭合曲线的情况下取得了不错的效果。

原点闭合曲线： 近似闭合曲线：

但是在开曲线的情况下，cv2.approxPolyDP并没有达到预期的效果。

原点开放曲线： 近似开放曲线：

我想要的结果应该是一条线段链而不是一个封闭的多边形，像这样（这张图片是由Photoshop而不是Python程序创建的）：

有没有办法使用 cv2.approxPolyDP 逼近开曲线？

我的 Python 程序如下：

import cv2

img = cv2.imread('1.jpg')

gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

cv2.imshow("gray", gray)
cv2.waitKey(0)

_, binary = cv2.threshold(gray, 10, 255, cv2.THRESH_BINARY)

# cv2.imshow("binary", binary)
# cv2.waitKey(0)

_, contours, _ = cv2.findContours(binary, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

for contour in contours:
    epsilon = 0.009 * cv2.arcLength(contour, True)
    approx = cv2.approxPolyDP(contour, epsilon, closed=True)
    cv2.drawContours(img, [approx], -1, (0, 255, 255), 1)

cv2.imshow("approx", img)
cv2.waitKey(0)

cv2.destroyAllWindows()

我的程序中使用的原始照片如下。

Close curve photo Open curve photo

【问题讨论】：

啊哈！我想我已经通过查看您博客中的图片发现了问题，现在我明白了您所说的“加倍”是什么意思。轮廓是形状的轮廓，这意味着即使对于单条直线，其轮廓也是围绕该线的矩形。所以你真的只需要近似曲线本身，你可以直接在灰度图像上得到cv2.findNonZero()的像素。不过，不确定如何以正确的顺序排列它们。另外，我给了你一个赞成票，所以你现在应该可以将你的图片直接添加到你的帖子中（如果你愿意的话）。

【参考方案1】：

这是在 Python/OpenCV 中使用 cv2.approxPolyDP 的方法

输入（截断屏幕快照标题栏）

import numpy as np
import cv2

# read input
img = cv2.imread('curve.png')
hh, ww = img.shape[:2]

# convert to grayscale
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# threshold
thresh = cv2.threshold(gray, 100, 255, cv2.THRESH_BINARY)[1]

# get points
points = np.column_stack(np.where(thresh.transpose() != 0))

# list points
for pt in points:
    ptx = pt[0]
    pty = pt[1]
    print(ptx,pty)

# approximate polygon
poly = cv2.approxPolyDP(points, 0.02 * ww, False)

# list polygon points
for p in poly:
    px = p[0]
    py = p[0]
    print(px,py)

# draw polygon on copy of input
result = img.copy()
cv2.polylines(result, [poly], False, (0,0,255), 1)

# save results
cv2.imwrite('curve_polygon.png', result)

cv2.imshow("thresh", thresh)
cv2.imshow("result", result)
cv2.waitKey(0)

【参考方案2】：

根据docs for approxPolyDP()，你可以直接使用closed=False：

closed - 如果为 true，则近似曲线是闭合的（它的第一个和最后一个顶点是连接的）。否则不关闭。

所以你应该能够做到：

approx = cv2.approxPolyDP(contour, epsilon, closed=False)

【讨论】：

我已尝试修改参数closed=False。但就我而言，虽然曲线在我的原始图片中只有 1 个像素，但 cv2.approxPolyD 返回围绕我的原点曲线的线段链。我只想得到一条线段链。

@vividmoon 那么您能否编辑并添加minimal, complete, and verifiable example 到您的需求失败的操作中，以便解决您的实际问题？

谢谢你提醒我，我的声誉不到 10，所以我无法在描述中添加图片，但我添加了外部链接到我自己的博客来解释我的情况。

【参考方案3】：

最后还是找不到可以直接在OpenCV中使用的方法。但我发现了一种算法（名为 Ramer-Douglas-Peucker 算法），只需要一点代码就可以逼近曲线。

见https://en.wikipedia.org/wiki/Ramer%E2%80%93Douglas%E2%80%93Peucker_algorithm

见https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0167865594900027