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    Python图像处理之目标物体轮廓提取的实现方法

    作者:赵卓不凡 时间:2021-09-18 18:39

    目录
    • 1 引言
    • 2 原理
    • 3 Python实现
      • 1)读入彩色图像
      • 2) 彩色图像灰度化
      • 3)二值化
      • 4)提取轮廓
    • 4 总结

      1 引言

      目标物体的边缘对图像识别和计算机分析十分有用。边缘可以勾画出目标物体,使观察者一目了然;边缘蕴含了丰富的内在信息(如方向、形状等),是图像识别中抽取图像特征的重要属性。轮廓提取是边界分割中非常重要的一种处理,同时也是图像处理的经典难题,轮廓提取和轮廓跟踪的目的都是获得图像的外部轮廓特征。

      2 原理

      二值图像的轮廓提取的原理非常简单,就是掏空内部点:如果原图中有一点为黑,且它的8个相邻点皆为黑色,则将该点删除。对于非二值图像,需要先进行二值化处理。轮廓提取的方法有很多,在这里我们介绍一种最基本、最简单容易实现的算法。算法原理如下:

      • 在进行轮廓提取时,使用一个一维数组,用来记录处理的像素点的周围8邻域的信息
      • 若8个邻域的像素点的灰度值和中心点的灰度值相同,则认为该点在物体的内部,可以删除;
      • 否则,认为该点在图像的边缘,需要保留。
      • 依次处理图像中每一个像素,则最后留下来的就是图像的轮廓。

      3 Python实现

      1)读入彩色图像

      img_name = "./20210808/sample3.png"
      img = cv2.imread(img_name)
      

      结果如下:

      请添加图片描述

      2) 彩色图像灰度化

      gray_img = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
      

      结果如下:

      请添加图片描述

      3)二值化

      def get_binary_img(img):
          # gray img to bin image
          bin_img = np.zeros(shape=(img.shape), dtype=np.uint8)
          h = img.shape[0]
          w = img.shape[1]
          for i in range(h):
              for j in range(w):
                  bin_img[i][j] = 255 if img[i][j] > 127 else 0
          return bin_img
      # 调用
      bin_img = get_binary_img(gray_img)
      

      结果如下:

      请添加图片描述

      4)提取轮廓

      参考上述原理,进行实现,代码如下:

      def get_contour(bin_img):
          # get contour
          contour_img = np.zeros(shape=(bin_img.shape),dtype=np.uint8)
          contour_img += 255
          h = bin_img.shape[0]
          w = bin_img.shape[1]
          for i in range(1,h-1):
              for j in range(1,w-1):
                  if(bin_img[i][j]==0):
                      contour_img[i][j] = 0
                      sum = 0
                      sum += bin_img[i - 1][j + 1]
                      sum += bin_img[i][j + 1]
                      sum += bin_img[i + 1][j + 1]
                      sum += bin_img[i - 1][j]
                      sum += bin_img[i + 1][j]
                      sum += bin_img[i - 1][j - 1]
                      sum += bin_img[i][j - 1]
                      sum += bin_img[i + 1][j - 1]
                      if sum ==  0:
                          contour_img[i][j] = 255
      
          return contour_img
      # 调用    
      contour_img = get_contour(bin_img)
      

      结果如下:

      请添加图片描述

      4 总结

      通过上述简单步骤,我们实现了物体轮廓提取,相应的处理效果如下:

      请添加图片描述

      上图中 左侧为原图,右侧为我们提取的物体轮廓图。

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