如何使用 emgu cv 在图像中找到具有任意旋转角度的黑色正方形

Question

我需要在测试表格中找到三个黑色方块的坐标。我从站点 emgu.com 获取示例代码并稍作更改，但他没有找到我需要的内容。图片尺寸为A4，试卷尺寸为A5。我希望你的帮助:) 我差点忘了，正方形的大小是 30 像素。

private void DetectRectangles(Image<Gray, byte> img)
    {
                        var size = new Size(3, 3);
            CvInvoke.GaussianBlur(img, img, size, 0);
            CvInvoke.AdaptiveThreshold(img, img, 255, AdaptiveThresholdType.MeanC, ThresholdType.Binary, 75, 100);
            UMat cannyEdges = new UMat();
            CvInvoke.Canny(img, cannyEdges, 180, 120);
            var boxList = new List<RotatedRect>();

            using (VectorOfVectorOfPoint contours = new VectorOfVectorOfPoint())
            {
                CvInvoke.FindContours(cannyEdges, contours, null, RetrType.Tree, ChainApproxMethod.ChainApproxSimple);
                int count = contours.Size;
                for (int i = 0; i < count; i++)
                {
                    using (VectorOfPoint contour = contours[i])
                    using (VectorOfPoint approxContour = new VectorOfPoint())
                    {
                        CvInvoke.ApproxPolyDP(contour, approxContour, CvInvoke.ArcLength(contour, true) * 0.05, true);
                        var area = CvInvoke.ContourArea(approxContour);
                        if (area > 800 && area < 1000)
                        {
                            if (approxContour.Size == 4)
                            {
                                bool isRectangle = true;
                                Point[] pts = approxContour.ToArray();
                                LineSegment2D[] edges = PointCollection.PolyLine(pts, true);

                                for (int j = 0; j < edges.Length; j++)
                                {
                                    double angle = Math.Abs(edges[(j + 1) % edges.Length].GetExteriorAngleDegree(edges[j]));
                                    if (angle < 75 || angle > 94)
                                    {
                                        isRectangle = false;
                                        break;
                                    }
                                }

                                if (isRectangle)
                                    boxList.Add(CvInvoke.MinAreaRect(approxContour));
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            var resultimg = new Image<Bgr,byte>(img.Width, img.Height);
            CvInvoke.CvtColor(img, resultimg, ColorConversion.Gray2Bgr);
            foreach (RotatedRect box in boxList)
            {
                CvInvoke.Polylines(resultimg, Array.ConvertAll(box.GetVertices(), Point.Round), true, new Bgr(Color.Red).MCvScalar, 2);
            }
            imageBox1.Image = resultimg;
            resultimg.Save("result_img.jpg");       }

输入图片：

Answer 1

由于您正在寻找一个非常具体的对象，您可以使用以下算法：

1. 反转图像，使前景变为白色，背景变为黑色。
2. 查找连通分量的轮廓

3. 对于每个轮廓

   一个。计算最小面积矩形box

   b.计算box的面积：barea

   c。计算轮廓的面积：carea

   d。应用一些约束以确保您的轮廓是您正在寻找的正方形

步骤 3d 的约束是：

1. barea / carea 的比率应该很高（假设高于 0.9），这意味着轮廓属于一个几乎矩形斑点。

2. box的纵横比应该几乎为1，也就是说box基本上是一个正方形

3. 正方形的大小应接近30，以拒绝图像中其他更小或更大的正方形。

我运行的结果是：

这里是代码。抱歉，它是 C++，但由于它都是 OpenCV 函数调用，您应该能够轻松地将其移植到 C#。至少，您可以将其用作参考：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{
    // Load image
    Mat1b img = imread("path_to_image", IMREAD_GRAYSCALE);

    // Create the output image
    Mat3b out;
    cvtColor(img, out, COLOR_GRAY2BGR);

    // Create debug image
    Mat3b dbg = out.clone();

    // Binarize (to remove jpeg arifacts)
    img = img > 200;

    // Invert image
    img = ~img;

    // Find connected components
    vector<vector<Point>> contours;
    findContours(img.clone(), contours, RETR_EXTERNAL, CHAIN_APPROX_SIMPLE);

    vector<RotatedRect> squares;

    // For each contour
    for (int i = 0; i < contours.size(); ++i)
    {
        // Find rotated bounding box
        RotatedRect box = minAreaRect(contours[i]);

        // Compute the area of the contour
        double carea = contourArea(contours[i]);
        // Compute the area of the box
        double barea = box.size.area();

        // Constraint #1
        if ((carea / barea) > 0.9)
        {
            drawContours(dbg, contours, i, Scalar(0, 0, 255), 7);

            // Constraint #2
            if (min(box.size.height, box.size.width) / max(box.size.height, box.size.width) > 0.95)
            {
                drawContours(dbg, contours, i, Scalar(255, 0, 0), 5);

                // Constraint #3
                if (box.size.width > 25 && box.size.width < 35)
                {
                    drawContours(dbg, contours, i, Scalar(0, 255, 0), 3);

                    // Found the square!
                    squares.push_back(box);
                }
            }
        }

        // Draw output
        for (int i = 0; i < squares.size(); ++i)
        {
            Point2f pts[4];
            squares[i].points(pts);

            for (int j = 0; j < 4; ++j)
            {
                line(out, pts[j], pts[(j + 1) % 4], Scalar(0,255,0), 5);
            }
        }
    }

    // Resize for better visualization
    resize(out, out, Size(), 0.25, 0.25);
    resize(dbg, dbg, Size(), 0.25, 0.25);

    // Show images
    imshow("Steps", dbg);
    imshow("Result", out);
    waitKey();

    return 0;
}