二值图像方向

Posted 2023-02-22

【中文标题】二值图像方向

【英文标题】：Binary Image Orientation

【发布时间】：2013-02-06 02:42:08

【问题描述】：

我正在尝试查找二值图像的方向（其中方向定义为最小惯性矩的轴，即最小第二面积矩）。我正在使用霍恩博士 (MIT) 关于机器人视觉的书 which can be found here 作为参考。

使用 OpenCV，这是我的函数，其中 a、b 和 c 是上述 pdf 第 15 页（正文第 60 页）中的面积的二阶矩：

Point3d findCenterAndOrientation(const Mat& src)

    Moments m = cv::moments(src, true);
    double cen_x = m.m10/m.m00; //Centers are right
    double cen_y = m.m01/m.m00;

    double a = m.m20-m.m00*cen_x*cen_x;
    double b = 2*m.m11-m.m00*(cen_x*cen_x+cen_y*cen_y);
    double c = m.m02-m.m00*cen_y*cen_y;

    double theta = a==c?0:atan2(b, a-c)/2.0;

    return Point3d(cen_x, cen_y, theta);

OpenCV 计算围绕原点 (0,0) 的第二个矩，因此我必须使用 Parallel Axis Theorem 将轴移动到形状的中心，mr^2。

当我打电话时，中心看起来是正确的

Point3d p = findCenterAndOrientation(src);
rectangle(src, Point(p.x-1,p.y-1), Point(p.x+1, p.y+1), Scalar(0.25), 1);

但是当我尝试用这个函数画出转动惯量最小的轴时，它看起来完全错误：

line(src, (Point(p.x,p.y)-Point(100*cos(p.z), 100*sin(p.z))), (Point(p.x, p.y)+Point(100*cos(p.z), 100*sin(p.z))), Scalar(0.5), 1); 

下面是一些输入和输出的例子：

（我希望它是垂直的）

（我希望它是水平的）

【问题讨论】：

a、b 和 c - 和 theta 的值是多少？你能把这些打印出来并说服自己他们是对的吗？将对象居中时会发生什么？这有帮助吗？这将是开始的两个调试步骤......

首先，您应该像m20/m00 一样进行除法，而不是减法。

a,b,c等上的m.m00部分是利用平行轴定理将旋转点从图像原点移动到物体原点。

@Jason 仅考虑质心计算 /central/ 矩，第二个矩 m20 等不是 /central/ 矩，因此它们不是围绕原点计算的（0 , 0)" （但mu20 等是）。这里没有平行轴定理。

我认为这可以使用 'deskew using opencv moment' 作为felix.abecassis.me/2011/09/opencv-detect-skew-angle 和felix.abecassis.me/2011/10/opencv-rotation-deskewing 来解决

【参考方案1】：

我有时会返回方向并编写以下代码。它返回我对象的确切方向。最大轮廓是检测到的形状。

CvMoments moments1,cenmoments1;
           double M00, M01, M10;

           cvMoments(largest_contour,&moments1);
           M00 = cvGetSpatialMoment(&moments1,0,0);
           M10 = cvGetSpatialMoment(&moments1,1,0);
           M01 = cvGetSpatialMoment(&moments1,0,1);
           posX_Yellow = (int)(M10/M00);
           posY_Yellow = (int)(M01/M00);

          double theta = 0.5 * atan(
                    (2 * cvGetCentralMoment(&moments1, 1, 1)) /
                    (cvGetCentralMoment(&moments1, 2, 0) -  cvGetCentralMoment(&moments1, 0, 2)));
                theta = (theta / PI) * 180;

                // fit an ellipse (and draw it)

                if (largest_contour->total >= 6) // can only do an ellipse fit
                                                 // if we have > 6 points
                
                    CvBox2D box = cvFitEllipse2(largest_contour);
                    if ((box.size.width < imgYellowThresh->width) &&  (box.size.height < imgYellowThresh->height))
                    

                        cvEllipseBox(imgYellowThresh, box, CV_RGB(255, 255 ,255), 3, 8, 0 );
                    
                

【讨论】：

完美运行。只是将 a、b 和 c 更改为中心时刻。谢谢！

那么为什么不直接使用box 的中心点和角度呢？不使用您所做的所有矩计算...与box 的中心点和角度相同（C++ 中的RotatedRectangle）