opencv

行走在理想邊緣 2021-07-16

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引言

在利用OpenCV對圖像進行處理時，通常會遇到一個情況，就是只需要對部分感興趣區(qū)域進行處理。因此，如何選取感興趣區(qū)域呢？（其實就是“摳圖”）。

在學習opencv的掩碼運算后，嘗試實現一個類似halcon的reduce_domain功能，對于實現摳圖的過程中，需要掌握的要點就是位運算符和copyTo函數??

位運算符的相關API：

void bitwise_and(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);  //dst = src1 & src2  “與”操作
void bitwise_or(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);  //dst = src1 | src2   “或”操作   
void bitwise_xor(InputArray src1, InputArray src2, OutputArray dst);   //dst = src1 ^ src2 “異或”操作
void bitwise_not(InputArray src, OutputArray dst);  //dst = ~src                           “非”操作

copyTo函數它的定義

OpenCV中image.copyTo()有兩種形式：

1、image.copyTo(imageROI)，作用是把image的內容復制到imageROI；

2、image.copyTo(imageROI，mask),作用是把原圖(image)和掩膜(mask)與運算后得到ROI區(qū)域(imageROI)。

mask就是位圖，如果mask像素的值是非0的，我就拷貝它，否則不拷貝。（非零的位置就是原圖中的那些需要拷貝的部分)

正文部分

對于感興趣區(qū)域(Region of Interest, ROI)的選取，一般有兩種情形：1)已知ROI在圖像中的位置；2)ROI在圖像中的位置未知。

1)第一種情形 很簡單，根據ROI的坐標直接從原圖摳出，不過前提是要知道其坐標，

矩形ROI區(qū)域提?。▽OI存放于一張新的圖像里）

int main(int argc, char** argv)
{            
    Mat src, mask,dst;
    Rect r1(80, 80, 200, 200);//創(chuàng)建矩形ROI區(qū)域
    src = imread("D:/opencv練習圖片/薛之謙.jpg");
    mask = Mat::zeros(src.size(), CV_8UC1);//創(chuàng)建純黑色二值圖像
    mask(r1).setTo(255);//構建掩膜（將矩形ROI涂白）
    src.copyTo(dst, mask);//掩膜運算
    imshow("ROI區(qū)域", dst);
    imshow("掩膜", mask    );
    waitKey(0);
    return 0;
}

??注意程序中的這兩句關于Mask的操作。

mask = Mat::zeros(src.size(), CV_8UC1); 
mask(r1).setTo(255);  //r1是設置好的感興趣區(qū)域

解釋一下上面兩句的操作。

第一步建立與原圖一樣大小的mask圖像，并將所有像素初始化為0，因此全圖成了一張全黑色的二值圖。
第二步將mask圖中的r1區(qū)域的所有像素值設置為255,也就是整個r1區(qū)域變成了白色。

若要只是提取ROI區(qū)域，這一句代碼(兩種書寫方法）即可

    // 指定感興趣區(qū)域，兩種書寫方法
    Mat ROI = src(Rect(80, 80, 200, 200));
    Mat ROI2(src, Rect(80, 80, 200, 200));

但是若要提取不規(guī)則區(qū)域ROI，該怎么處理呢？

答案：使用 contour （輪廓）來指定ROI區(qū)域

int main(int argc, char** argv)
{            
    Mat src,dst;
    src = imread("D:/opencv練習圖片/薛之謙.jpg");
    Mat ROI = Mat::zeros(src.size(), CV_8UC1);
    vector<vector<Point>> contours;//輪廓
    vector<Point> pts;//多邊形角點集合
    pts.push_back(Point(30, 45));
    pts.push_back(Point(100, 15));//push_back() 在Vector最后添加一個元素（參數為要插入的值）
    pts.push_back(Point(200, 145));
    pts.push_back(Point(300, 240));
    pts.push_back(Point(50, 250));
    contours.push_back(pts);
    drawContours(ROI, contours, 0, Scalar(255), -1);//用白色填充多邊形區(qū)域
    src.copyTo(dst, ROI);//掩碼運算
    imshow("掩碼", ROI);
    imshow("img", src);
    imshow("dst", dst);
    waitKey(0);
    return 0;
}

若是只想要一個圓形區(qū)域呢？

int main(int argc, char** argv)
{            
    Mat src;
    src = imread("D:/opencv練習圖片/薛之謙.jpg");
    Mat dst = Mat::zeros(src.size(), src.type());//創(chuàng)建三通道圖像
    Mat mask = Mat::zeros(src.size(), CV_8U);//創(chuàng)建單通道掩碼圖像
    //最小內接圓算法
    Point circleCenter(mask.cols / 2, mask.rows / 2);//獲取圖像中心點(圓心）
    int radius = min(mask.cols, mask.rows) / 2;//獲取半徑
    // 畫圓
    circle(mask, circleCenter, radius, Scalar(255), -1);//構建掩碼圖像
    src.copyTo(dst, mask);//掩碼運算
    imshow("掩碼", mask);
    imshow("原圖像", src);
    imshow("ROI區(qū)域", dst);
    waitKey(0);
    return 0;
}

2)第二種情形 當我們不知道感興趣ROI區(qū)域坐標時，我們通過鼠標交互地提取ROI。OpenCV中鼠標操作依賴鼠標的回調函數和響應函數實現。主函數中調用鼠標的回調函數，將鼠標操作與程序的窗口綁定，產生鼠標操作時回調函數調用鼠標響應函數執(zhí)行。

??回調函數setMouseCallback

void setMouseCallback(const string& winname, 
                      MouseCallback onMouse, 
                      void* userdata=0 )

第一個參數，windows視窗名稱，對名為winname的視窗進行鼠標監(jiān)控；
第二個參數，鼠標響應處理函數，監(jiān)聽鼠標的點擊，移動，松開，判斷鼠標的操作類型，并進行響應的函數處理；
第三個參數，鼠標響應處理函數的ID，與鼠標相應處理函數相匹配就行，暫時只用到默認為0的情況。

?? 鼠標響應處理函數onMouse

void onMouse(int event,int x,int y,int flags,void *ustc)

第一個參數，鼠標操作時間的整數代號，在opencv中，event鼠標事件總共有10中，從0-9依次代表如下:

1EVENT_MOUSEMOVE      =0,    //滑動  
2EVENT_LBUTTONDOWN    =1,    //左鍵點擊  
3EVENT_RBUTTONDOWN    =2,    //右鍵點擊  
4EVENT_MBUTTONDOWN    =3,    //中間點擊  
5EVENT_LBUTTONUP      =4,    //左鍵釋放  
6EVENT_RBUTTONUP      =5,    //右鍵釋放  
7EVENT_MBUTTONUP      =6,    //中間釋放  
8EVENT_LBUTTONDBLCLK  =7,    //左鍵雙擊  
9EVENT_RBUTTONDBLCLK  =8,    //右鍵雙擊  
10EVENT_MBUTTONDBLCLK  =9    //中間釋放
第二個參數，代表鼠標位于窗口的(x，y)坐標位置，窗口左上角默認為原點，向右為x軸，向下為y軸；
第三個參數，代表鼠標的拖拽事件，以及鍵盤鼠標聯合事件，總共有32種事件，這里不再贅述。
第四個參數，函數參數的編號。

??用onMouse實現手動截取ROI區(qū)域，自動提取ROI。代碼如下：

using namespace std;
using namespace cv;
bool draw;
Mat src;//原始圖像  
Mat roi;//ROI圖像
Point cursor;//初始坐標   
Rect rect;//標記ROI的矩形框
void onMouse(int event, int x, int y, int flags, void *param);
int main(int argc, char** argv)
{            
    
    src = imread("D:/opencv練習圖片/薛之謙.jpg");
    namedWindow("SrcImage");
    imshow("SrcImage", src);
    setMouseCallback("SrcImage", onMouse, NULL);
    waitKey(0);
    return 0;
}
void onMouse(int event, int x, int y, int flags, void *param)
{
    Mat img = src.clone();
    switch (event)
    {
        //按下鼠標左鍵
    case EVENT_LBUTTONDOWN:
        //點擊鼠標圖像時，清除之前ROI圖像的顯示窗口  
        destroyWindow("ROI");
        //存放起始坐標  
        cursor = Point(x, y);
        //初始化起始矩形框  
        rect = Rect(x, y, 0, 0);
        draw = true;
        break;

        //松開鼠標左鍵      
    case EVENT_LBUTTONUP:
        if (rect.height > 0 && rect.width > 0)
        {
            //將img中的矩形區(qū)域復制給roi，并顯示在SignROI窗口 
            roi = img(Rect(rect.x, rect.y, rect.width, rect.height));
            rectangle(img, rect, Scalar(0, 0, 255), 2);
            namedWindow("SignROI");
            imshow("SignROI", img);

            //將畫過矩形框的圖像用原圖像還原  
            src.copyTo(img);
            imshow("SrcImage", img);

            //顯示ROI圖像
            namedWindow("ROI");
            imshow("ROI", roi);
            waitKey(0);
        }
        draw = false;
        break;

        //移動光標
    case EVENT_MOUSEMOVE:
        if (draw)
        {
            //用MIN得到左上點作為矩形框的起始坐標，如果不加這個，畫矩形時只能向一個方向進行  
            rect.x = MIN(x, cursor.x);
            rect.y = MIN(y, cursor.y);
            rect.width = abs(cursor.x - x);
            rect.height = abs(cursor.y - y);
            //防止矩形區(qū)域超出圖像的范圍  
            rect &= Rect(0, 0, src.cols, src.rows);
        }
        break;
    }
}