Python Opencv實現(xiàn)單目標檢測的示例代碼
一 簡介
目標檢測即為在圖像中找到自己感興趣的部分,將其分割出來進行下一步操作,可避免背景的干擾。以下介紹幾種基于opencv的單目標檢測算法,算法總體思想先盡量將目標區(qū)域的像素值全置為1,背景區(qū)域全置為0,然后通過其它方法找到目標的外接矩形并分割,在此選擇一張前景和背景相差較大的圖片作為示例。

環(huán)境:python3.7 opencv4.4.0
二 背景前景分離
1 灰度+二值+形態(tài)學 輪廓特征和聯(lián)通組件
根據(jù)圖像前景和背景的差異進行二值化,例如有明顯顏色差異的轉換到HSV色彩空間進行分割。
1 原圖

2 灰度化

3 二值化

4 形態(tài)學處理

5 提取輪廓并找出目標外接矩形
代碼封裝:
def get_roi_contours(image_path, morph_size, num_morph):
'''
參數(shù)詳解:
image_path:所需處理圖片路徑
morph_size:形態(tài)學處理核的大小
num_morph:進行形態(tài)學處理的次數(shù)
'''
image = cv2.imread(image_path, cv2.IMREAD_COLOR)
#灰度轉換
gray_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
#二值化
threhold, binary_image = cv2.threshold(gray_image, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV+cv2.THRESH_OTSU)
#形態(tài)學操作
kernel = cv2.getStructuringElement(shape=cv2.MORPH_RECT, ksize=morph_size)
morph_image = cv2.morphologyEx(binary_image, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)
for i in range(num_morph-1):
morph_image = cv2.morphologyEx(morph_image, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)
#查找輪廓
contours, hierarchy = cv2.findContours(morph_image, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
#選取輪廓面積最大的輪廓
area = 0
max_area_index = 0
for j in range(len(contours)):
if area < cv2.contourArea(contours[j]):
max_area_index = j
area = cv2.contourArea(contours[j])
rect = cv2.boundingRect(contours[max_area_index])
return rect
6 通過聯(lián)通組件找到外接矩形
代碼封裝:
def get_roi_ConCom(image_path, morph_size, num_morph):
'''
參數(shù)詳解:
image_path:所需處理圖片路徑
morph_size:形態(tài)學處理核的大小
num_morph:進行形態(tài)學處理的次數(shù)
'''
image = cv2.imread(image_path, cv2.IMREAD_COLOR)
#灰度轉換
gray_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
#二值化
threhold, binary_image = cv2.threshold(gray_image, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV+cv2.THRESH_OTSU)
#形態(tài)學操作
kernel = cv2.getStructuringElement(shape=cv2.MORPH_RECT, ksize=morph_size)
morph_image = cv2.morphologyEx(binary_image, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)
for i in range(num_morph-1):
morph_image = cv2.morphologyEx(morph_image, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)
#聯(lián)通組件查詢
numlabels, components_img, stats, centers = cv2.connectedComponentsWithStats(morph_image, 8)
#獲取除背景外的所有聯(lián)通組件
stats_without_back = stats[1:]
#獲取除背景外的所有聯(lián)通組件的面積最大值
max_area = np.max(stats_without_back, axis=0)[-1]
#獲取面積最大聯(lián)通組件的index
max_area_index = stats_without_back[:, -1]==max_area
rect = stats_without_back[max_area_index]
return np.squeeze(rect)[0:4]
2 Kmeans聚類實現(xiàn)前景和背景的分離
1 kmeans聚類后的圖像,由于簇的中心是隨機初始化的,所以目標的像素值可能為0,也可能為1,若采用opencv的findContours則要求前景像素值為1。

2 利用輪廓特征找外接矩形
由于Kmeans隨機初始化簇中心導致前景目標像素不確定,采用邊緣提取的方法再查找輪廓。
邊緣圖:

代碼封裝:
def get_roi_Kmeans(image_path): image = cv2.imread(image_path, cv2.IMREAD_COLOR) image_data = image.reshape(-1, 3).astype(np.float32) #必須要轉成浮點類型進行計算 #簇內(nèi)平方和,標簽和每個簇的中心 criteria = (cv2.TERM_CRITERIA_EPS + cv2.TERM_CRITERIA_COUNT, 10, 1) interia, label, centers = cv2.kmeans(image_data, 2, None, criteria, 5, cv2.KMEANS_RANDOM_CENTERS) #二值化,將標簽為0的轉換為255,即是目標 label[label==0] = 255 label[label==1] = 0 #轉換數(shù)據(jù)類型,輪廓查找要是uint8類型數(shù)據(jù) thresh_img = label.reshape(image.shape[0:2]).astype(np.uint8) x_grad = cv2.Sobel(thresh_img, cv2.CV_32F, 1, 0) y_grad = cv2.Sobel(thresh_img, cv2.CV_32F, 0, 1) x_grad = cv2.convertScaleAbs(x_grad) #ax + b 線性變換 y_grad = cv2.convertScaleAbs(y_grad) dst = cv2.add(x_grad, y_grad, dtype=cv2.CV_16S) #將兩種sobel的加起來就可以得到整個邊緣 dst = cv2.convertScaleAbs(dst) plt.imshow(dst, cmap='gray') #輪廓查找目標必須為1 contours, hierarchy = cv2.findContours(dst, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE) #獲取外接矩形 rect = cv2.boundingRect(contours[0]) return rect
三 總結
單目標檢測較為簡單,只要合理利用目標和背景的差異便可將其分離出來。當然單目標檢測的方法還有很多,比如有目標模板的時候可以采用模板匹配或者均值漂移,有足夠的數(shù)據(jù)集時也可采用機器學習和深度學習方法。
到此這篇關于Python Opencv實現(xiàn)單目標檢測的示例代碼的文章就介紹到這了,更多相關Opencv 單目標檢測內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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