任何形状四边形的最小边界框或凸包？

Posted 2023-02-22

【中文标题】任何形状四边形的最小边界框或凸包？

【英文标题】：Minimum Bounding Box or Convex Hull for any shape quadrilateral?

【发布时间】：2017-06-20 02:10:50

【问题描述】：

注意：我正在尝试创建一个可以处理一般范围的图像、方向和质量的过程，而不仅仅是这个图像。

我知道您可以使用凸包将一组点与多边形包围起来，并且您可以使用几种算法中的一种来为这些点创建一个最小边界框。但是，我想做类似于最小边界框的事情，但不将其限制为矩形。

说我有这张收据：

凸包：

最小边界框（旋转卡尺）：

我的目标：（ms-paint）：

正如您所见，最小边界框不太适用，因为收据从角度来看是一个梯形。这只会变得更糟，视角越低。我想要有 4 个点和尖角，所以我不能使用凸包。

有没有一种算法可以用来获得类似于凸包或最小边界框但限制为 4 个点和任何四边形形状的东西？

【问题讨论】：

为什么不用哈里斯角检测器？或者，使用您当前的算法，您可以拒绝凸包中的小线，并找到长线的交点。通过这两个端点，您可以找到交叉点using determinants。或者您可以保留凸包中的所有点并使用kmeans clustering 找到这 4 个点的中心并将其称为您的点。

查看我的回答here 以获取使用霍夫线进行交叉聚类的示例。我认为找到轮廓对于该图像可能会更好，然后像我在那个答案中那样拟合线条并找到交叉点。

@AlexanderReynolds 好主意。现在我生成轮廓，近似它们，凸包它们，然后寻找最小边界框。我不想使用凸包或轮廓的唯一原因是用于形状笨拙的收据，其中您的边缘非常圆润或翘曲。霍夫线是另一种选择，但我从文本中得到了数百行，即使在边缘检测之前进行了严重的模糊和平滑之后。如果我想改进它，那将是另一个问题。编辑那里的答案很好，看起来很有希望。

使用形态学操作使文本在找到轮廓之前虚拟消失。查看 Stack 上的一个很好的示例 here，除了你想做的所有事情。无论哪种方式，文本处理都可以帮助使那些霍夫线走上边界。并且可能有助于我假设您将要做的进一步处理。

【参考方案1】：

在处理色彩空间过滤和形态学运算后，我能够成功使用 Harris 检测器。您也可以使用交叉点来扩展它，就像我在 Hough Lines 中所做的 here 一样，这可能很有用，虽然有点冗长。这对于这个特定的图像效果很好，但对于管道来说，它需要很多参数（打开和关闭内核大小、迭代）。

我的实现是在 Python 中实现的，但这当然也可以在 C++ 或 Java 中工作：

import numpy as np
import cv2

# read image
img = cv2.imread('receipt.png')

# thresholding
blur = cv2.GaussianBlur(img, (5,5), 1)
hls = cv2.cvtColor(blur, cv2.COLOR_BGR2HLS)
low = np.array([0, 70, 0])
high = np.array([255, 255, 85])
thresh = cv2.inRange(hls, low, high)

# morphological operations to get the paper
kclose = np.ones((3,3), dtype=np.uint8)
kopen = np.ones((5,5), dtype=np.uint8)
closing = cv2.morphologyEx(thresh, cv2.MORPH_CLOSE, kclose, iterations=2)
opening = cv2.morphologyEx(closing, cv2.MORPH_OPEN, kopen, iterations=6)

# corner detection
opening = cv2.GaussianBlur(opening, (3,3), 1)
opening = np.float32(opening)
dst = cv2.cornerHarris(opening, 2, 3, 0.04)

# drawing corners
dst = cv2.dilate(dst, None)
img[dst>0.01*dst.max()]=[0,0,255]

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

这里是角落：

请注意，您会从 Harris 获得多个像素，因此如果您想在之后使用它们进行变形，则必须进行聚类以获得奇异角点。

我在图像上应用了来自色彩空间过滤、关闭和打开的蒙版，因此您可以在这些操作后看到蒙版。

过滤：

结束：

开幕式：

【讨论】：

谢谢亚历克斯！我现在正在经历这个。你为什么选择你所做的低/高颜色？这是任意的，特定于这个图像，还是一个标准？如果仅针对此图像，是否有一种方法可以尝试确定给定图像的低/高应该是多少？

完全针对此图像。如果没有具体的背景知识，尝试进行自动过滤通常非常困难。如果你正在开发一个可以在任何背景下工作的应用程序，这种方法就不是很健壮。您应该尝试不同的色彩空间，以了解每种色彩空间对应的白色和浅灰色。对于任意图像，使用您的原始方法更容易 - 轮廓并按照我在您问题的 cmets 中建议的方式跟随它们到角落。