OpenCV2-------findContours函数参数详解

我不是女神ヾ 2022-05-14 01:47 238阅读 0赞

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**注： 这篇文章用的OpenCV版本是2.4.10， 3以上的OpenCV版本相关函数可能有改动**

Opencv中通过使用findContours函数，简单几个的步骤就可以检测出物体的轮廓，很方便。这些准备继续探讨一下

findContours方法中各参数的含义及用法，比如要求只检测最外层轮廓该怎么办？contours里边的数据结构是怎样

的？hierarchy到底是什么鬼？Point()有什么用？

先从findContours函数原型看起：

findContours( InputOutputArray image, OutputArrayOfArrays contours,
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
                                        OutputArray hierarchy, 
          
           int mode,
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
                                        
          
           int method, Point offset=Point());

第一个参数：image，单通道图像矩阵，**可以是灰度图**，但更常用的是二值图像，一般是经过Canny、拉普拉斯等边

缘检测算子处理过的二值图像；

第二个参数：contours，定义为**“****vector<vector<Point>> contours”，**是一个向量，并且是一个双重向量，**向量**

**内每个元素保存了一组由连续的Point点构成的点的集合的向量**，每一组Point点集就是一个轮廓。

有多少轮廓，向量contours就有多少元素。

第三个参数：hierarchy，定义为**“vector<Vec4i> hierarchy”**，先来看一下Vec4i的定义：

typedef Vec<int, 4> Vec4i;

Vec4i是Vec<int,4>的别名，定义了一个“**向量内****每一个元素包含了4个int型变量**”的向量。

所以从定义上看，hierarchy也是一个向量，向量内每个元素保存了一个包含4个int整型的数组。

向量hiararchy内的元素和轮廓向量contours内的元素是一一对应的，向量的容量相同。

hierarchy向量内每一个元素的4个int型变量——hierarchy\[i\]\[0\] ~hierarchy\[i\]\[3\]，分别表示第

i个轮廓的**后****一个轮廓、前一个轮廓、父轮廓、内嵌轮廓的索引编号**。如果当前轮廓没有对应的后一个

轮廓、前一个轮廓、父轮廓或内嵌轮廓的话，则hierarchy\[i\]\[0\] ~hierarchy\[i\]\[3\]的相应位被设置为

默认值-1。

第四个参数：int型的mode，定义轮廓的检索模式：

取值一：CV\_RETR\_EXTERNAL**只检测最外围轮廓**，包含在外围轮廓内的内围轮廓被忽略

取值二：CV\_RETR\_LIST 检测所有的轮廓，包括内围、外围轮廓，但是检测到的轮廓不建立等级关

系，彼此之间独立，没有等级关系，这就意味着**这个检索模式下不存在父轮廓或内嵌轮廓**，

所以hierarchy向量内所有元素的第3、第4个分量都会被置为-1，具体下文会讲到

取值三：CV\_RETR\_CCOMP 检测所有的轮廓，但所有轮廓只建立两个等级关系，外围为顶层，若外围

内的内围轮廓还包含了其他的轮廓信息，则内围内的所有轮廓均归属于顶层

取值四：CV\_RETR\_TREE， 检测所有轮廓，所有轮廓建立一个等级树结构。外层轮廓包含内层轮廓，内

层轮廓还可以继续包含内嵌轮廓。

第五个参数：int型的method，定义轮廓的近似方法：

取值一：CV\_CHAIN\_APPROX\_NONE 保存物体边界上所有连续的轮廓点到contours向量内

取值二：CV\_CHAIN\_APPROX\_SIMPLE **仅保存轮廓的拐点信息**，把所有轮廓拐点处的点保存入contours

向量内，拐点与拐点之间直线段上的信息点不予保留

取值三和四：CV\_CHAIN\_APPROX\_TC89\_L1，CV\_CHAIN\_APPROX\_TC89\_KCOS使用teh-Chinl chain 近

似算法

第六个参数：Point偏移量，所有的轮廓信息相对于原始图像对应点的偏移量，**相当于在每一个检测出的轮廓点上加**

**上该偏移量**，**并且Point还可以是负值**！

下边用效果图对比一下findContours函数中各参数取不同值时，向量contours和hierarchy的内容如何变化，有何

异同。

主体程序如下：

#include "core/core.hpp"  
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
          
           #include "highgui/highgui.hpp"  
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
          
           #include "imgproc/imgproc.hpp"  
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
          
           #include "iostream"
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
           
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
          
           using 
          
           namespace 
          
           std; 
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
          
           using 
          
           namespace cv;  
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
           
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
          
           int main(int argc,char *argv[])  
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
          {
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
            Mat imageSource=imread(argv[
          
           1],
          
           0);
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
              imshow(
          
           "Source Image",imageSource);
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
              Mat image;
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
            GaussianBlur(imageSource,image,Size(
          
           3,
          
           3),
          
           0);
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
           Canny(image,image,
          
           100,
          
           250);
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
             
          
           vector<
          
           vector<Point>> contours;
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
             
          
           vector<Vec4i> hierarchy;
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
             findContours(image,contours,hierarchy,RETR_TREE,CHAIN_APPROX_SIMPLE,Point());
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
             Mat imageContours=Mat::zeros(image.size(),CV_8UC1);
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
           Mat Contours=Mat::zeros(image.size(),CV_8UC1);  
          
           //绘制
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
            
          
           for(
          
           int i=
          
           0;i<contours.size();i++)
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
            {
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
                 
          
           //contours[i]代表的是第i个轮廓，contours[i].size()代表的是第i个轮廓上所有的像素点数
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
                  
          
           for(
          
           int j=
          
           0;j<contours[i].size();j++) 
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
                {
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
                     
          
           //绘制出contours向量内所有的像素点
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
                      Point P=Point(contours[i][j].x,contours[i][j].y);
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
                     Contours.at<uchar>(P)=
          
           255;
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
                 }
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
           
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
                
          
           //输出hierarchy向量内容
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
               
          
           char ch[
          
           256];
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
                  
          
           sprintf(ch,
          
           "%d",i);
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
               
          
           string str=ch;
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
                 
          
           cout<<
          
           "向量hierarchy的第" <<str<<
          
           " 个元素内容为："<<
          
           endl<<hierarchy[i]<<
          
           endl<<
          
           endl;
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
           
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
                 
          
           //绘制轮廓
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
                  drawContours(imageContours,contours,i,Scalar(
          
           255),
          
           1,
          
           8,hierarchy);
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
              }
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
             imshow(
          
           "Contours Image",imageContours); 
          
           //轮廓
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
           imshow(
          
           "Point of Contours",Contours);   
          
           //向量contours内保存的所有轮廓点集
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
             waitKey(
          
           0);
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
              
          
           return 
          
           0;
         
          
        
         
        
        
         
         
          
        
         
        
         
         
          
           
          }

程序中所用原始图像如下：

![SouthEast][]

通过调整第四个参数mode——轮廓的检索模式、第五个参数method——轮廓的近似方式和不同的偏移量Point()，就可以得到以下效果。

## 一、mode取值“CV\_RETR\_EXTERNAL”，method取值“CV\_CHAIN\_APPROX\_NONE”，即只检测最外层轮廓，并且保存轮廓上所有点： ##

轮廓：

![SouthEast 1][]

只有最外层的轮廓被检测到，内层的轮廓被忽略

contours向量内所有点集：

![SouthEast 2][]

保存了所有轮廓上的所有点，图像表现跟轮廓一致

hierarchy向量：

![SouthEast 3][]

重温一下hierarchy向量————向量中每个元素的4个整形分别对应当前轮廓的后一个轮廓、前一个轮廓、父轮廓、内

嵌轮廓的索引编号。

本次参数配置下，hierarchy向量内有3个元素，分别对应于3个轮廓。以第2个轮廓（对应向量内第1个元素）为例，

内容为\[2,0,-1,-1\], “2”表示当前轮廓的后一个轮廓的编号为2，“0”表示当前轮廓的前一个轮廓编号为0，其后2

个“-1”表示为空，**因为只有最外层轮廓这一个等级，所以不存在父轮廓和内嵌轮廓。**

## **二、 mode取值“CV\_RETR\_LIST”，method取值“CV\_CHAIN\_APPROX\_SIMPLE”，即检测所有轮廓，但各轮廓之间彼**此独立，不建立等级关系，并且仅保存轮廓上拐点信息： ##

检测到的轮廓跟上文“一”中是一致的，不再显示。

contours向量内所有点集：

**![SouthEast 4][]**

contours向量中所有的拐点信息得到了保留，但是拐点与拐点之间直线段的部分省略掉了。

hierarchy向量（截取一部分）：

![SouthEast 5][]

本次参数配置下，检测出了较多轮廓。第1、第2个整形值分别指向上一个和下一个轮廓编号，由于本次配置mode取

值“RETR\_LIST”，各轮廓间各自独立，不建立等级关系，所以第3、第4个整形参数为空，设为值-1。

## 三、mode取值“CV\_RETR\_TREE”，method取值“CV\_CHAIN\_APPROX\_NONE”，**即检测所有轮廓，轮廓间建立外层、内**层的等级关系，并且保存轮廓上所有点。 ##

contours向量内所有点集：

![SouthEast 6][]

所有内外层轮廓都被检测到，contours点集组成的图形跟轮廓表现一致。

hierarchy向量（截取一部分）

![SouthEast 7][]

本次参数配置要求检测所有轮廓，每个轮廓都被划分等级，最外围、第一内围、第二内围等等，所以除第1个最后一

个轮廓外，其他轮廓都具有不为-1的第3、第4个整形参数，分别指向当前轮廓的父轮廓、内嵌轮廓索引编号。

## 四、Point()偏移量设置 ##

使用三中的参数配置，设置偏移量Point为Point（45,30）。

此时轮廓图像为：

![SouthEast 8][]

可以看到轮廓图像整体向右下角有一个偏转，偏转量就是设置的（45,30）。

这个偏移量的设置不能过大或过小（负方向上的过小），若图像上任一点加上该偏移量后超出图像边界，程序会内存

溢出报错。

findContours函数的各参数就探讨到此，其他参数配置的情况大同小异。值得关注一下的是绘制轮廓的函数

drawContours中最后一个参数是一个Point类型的offset，这个offset跟findContours函数中的offset含义一致，设置之

后所绘制的轮廓是原始轮廓上所有像素点加上该偏移量offset后的效果。

当所分析图像是另外一个图像的ROI的时候，这个offset偏移量就可以大显身手了。**通过加减这个偏移量，就可以把**

**ROI图像的检测结果投影到原始图像对应位置上**。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/dcrmg/article/details/51987348
[SouthEast]: /images/20220514/c2c1a044ff9f4e6988e792fa683500f7.png
[SouthEast 1]: /images/20220514/6d65a054910c4b74b47027250c4d2fb4.png
[SouthEast 2]: /images/20220514/a18db4064caf49c1a79d2ab87e8172b5.png
[SouthEast 3]: /images/20220514/c73bbc042c9c4ea89e803350990e87be.png
[SouthEast 4]: /images/20220514/05591ad227ef4d64841adfb8fb961b8d.png
[SouthEast 5]: /images/20220514/b5bff437cbda4ef7b16b963e4e76b9b0.png
[SouthEast 6]: /images/20220514/26d55da74a414955a9274d2e948202b8.png
[SouthEast 7]: /images/20220514/0c2d5e4e784c4066ba1c7d2679d05f2c.png
[SouthEast 8]: /images/20220514/9d6e0c8797f748158421240a895290d4.png