Python - 将坐标映射到直线和圆弧列表中

如何解决Python - 将坐标映射到直线和圆弧列表中

我正在尝试将坐标数组（表示封闭形状）解析为 Python 中的一组直线和圆弧（我使用 OpenCV 进行边缘检测）。

简而言之，我想要实现的是使用绘制此示例图像的坐标

Example shape

进入这组线和弧

Set of arcs

显然，弧线不像图像中那样定义，而是类似于“像素化”弧线。

是否有任何实用程序可以帮助进行这种处理？

解决方法

让我们将图像加载为灰度，将其阈值设置为黑白并反转颜色，稍微腐蚀一下，使用 Canny 边缘检测，然后使用霍夫线检测（主要是在 this tutorial 之后）：

import cv2
import numpy as np
import math
import random

src = cv2.imread("s34I0.png",cv2.IMREAD_GRAYSCALE)
thr,bw = cv2.threshold(src,128,255,cv2.THRESH_BINARY_INV)
eroded = cv2.erode(bw,np.ones((5,5),np.uint8))
canny = cv2.Canny(src,50,200,None,3)

lines = cv2.HoughLines(canny,1,np.pi / 180,150,0)
lines = [list(x[0]) for x in lines]

def draw_line(img,line,color,thickness):
    rho,the = line
    a   = math.cos(the)
    b   = math.sin(the)
    x0  = a * rho
    y0  = b * rho
    pt1 = (int(x0 + 1000 * (-b)),int(y0 + 1000 * (a)))
    pt2 = (int(x0 - 1000 * (-b)),int(y0 - 1000 * (a)))

    cv2.line(img,pt1,pt2,thickness,cv2.LINE_AA)

不幸的是，我们为每个直线段检测到两条平行线。让我们用它们的中线替换每对这样的接近平行线：

lines_ = []

def midline(line1,line2):
    return [(x + y) / 2 for x,y in zip(line1,line2)]

used = []
for l1 in lines:
    if l1 in used: continue
    for l2 in lines:
        if l2 in used: continue
        if l1 is l2: continue
        if (abs(l1[0] - l2[0]) < 20) and (abs(l1[1] - l2[1]) < 1):
            lines_.append(midline(l1,l2))
            used.append(l1)
            used.append(l2)
            continue
lines = lines_

现在，让我们为直线创建二进制掩码。对于每条直线，我们创建一个临时的二进制黑色图像（所有像素值都为零），然后在其上绘制一条粗白线（与原始图像上的线条相同或略粗）。然后我们对原始阈值图像和临时线图像进行逻辑与运算，因此我们得到两者共有的像素 - 即线的二值掩码。

line_masks = []
for i,line in enumerate(lines):
    line_img = np.zeros(bw.shape)
    draw_line(line_img,10) # 10 pixel thick white line
    common = np.logical_and((bw != 0),(line_img != 0))
    line_masks.append(common)

从原始黑白图像中删除蒙版像素，因此应只保留弧线。不幸的是，一些垃圾仍然存在，因为原始图像中的线条并不完美。为了摆脱这种情况，我们可以将霍夫线画得更粗（比如，15 或 20 个像素而不是 10 个像素），但这样它们会占用太多的弧形像素。相反，我们可以对生成的图像进行一点腐蚀-扩张，以摆脱垃圾：

for lm in line_masks:
    bw[lm] = 0

bw = cv2.erode(bw,np.uint8))
bw = cv2.dilate(bw,np.uint8))

让我们为弧创建二进制掩码。 OpenCV 中没有检测弧线的功能，但对于这种情况，我们可以使用连接组件检测：

arc_masks = []
num,labels = cv2.connectedComponents(bw)
for i in range(1,num):
    arc_masks.append(labels == i)

现在我们有了蒙版，让我们通过绘制原始图像来可视化它们。线条将有随机的绿色阴影，弧线 - 蓝色：

line_colors = [(0,random.randint(127,256),0) for _ in line_masks]
arc_colors = [(random.randint(127,0) for _ in arc_masks]
dst = cv2.imread("s34I0.png")
for color,mask in zip(line_colors,line_masks):
    dst[mask] = color

for color,mask in zip(arc_colors,arc_masks):
    dst[mask] = color