农妇山泉一亩田 发表于 2024-7-21 20:10:19

基于边缘检测和HSV的图像识别算法

DryDetect.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <io.h>
#include <fstream>
#include <algorithm>
#include "opencv2/opencv.hpp"
#include "opencv2/core.hpp"
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"

using namespace std;
using namespace cv;

struct DryParam
{
        //cv::Rect DryCard = cv::Rect(375, 95, 295, 505); //1, x,y,w,h (375,95), 670,600)
        //cv::Rect DryCard = cv::Rect(880, 385, 420, 745); //2, (880,385), (1300,1100)
        cv::Rect DryCard = cv::Rect(1070, 300, 390, 710); //8, (1070,300), (1460,1010)
        int drydetect = 1; //if 0, 不用算法定位
        float resizeRatio = 0;
        //边缘检测法
        double thresh1 = 40;   //边缘检测阈值
        double thresh2 = 255;
        int minWidth = 80;//限制格子的最大最小宽高
        int minHeight = 80;
        int maxWidth = 130;
        int maxHeight = 130;
        float alpha = 2; //图像对比度
        float beta = 5;   //图像亮度

        cv::Vec3b lower_black = cv::Vec3b(26, 14, 24);
        cv::Vec3b upper_black = cv::Vec3b(115, 158, 125);   // 黑色
        cv::Vec3b lower_black1 = cv::Vec3b(14, 0, 0);
        cv::Vec3b upper_black1 = cv::Vec3b(70, 148, 82);   // 黑色1
        cv::Vec3b lower_black2 = cv::Vec3b(14, 0, 0);
        cv::Vec3b upper_black2 = cv::Vec3b(110, 255, 82);   // 黑色2
        /*cv::Vec3b lower = cv::Vec3b(55, 24, 134); //白色
        cv::Vec3b upper = cv::Vec3b(95, 50, 200);*/
        cv::Vec3b lower = cv::Vec3b(43, 18, 134); //白色
        cv::Vec3b upper = cv::Vec3b(95, 80, 200);
        cv::Vec3b lower_white = cv::Vec3b(0, 0, 130); // 0, 0, 95); //亮白色
        cv::Vec3b upper_white = cv::Vec3b(150, 50, 250); // 150, 42, 250);
        cv::Vec3b lower_blue = cv::Vec3b(90, 133, 42);//深蓝
        cv::Vec3b upper_blue = cv::Vec3b(107, 255, 155);
        cv::Vec3b lower_blue2 = cv::Vec3b(65, 113, 30);//暗蓝
        cv::Vec3b upper_blue2 = cv::Vec3b(95, 255, 124);
        cv::Vec3b lower_green = cv::Vec3b(28, 151, 55);       // 绿色
        cv::Vec3b upper_green = cv::Vec3b(40, 255, 145);
        cv::Vec3b lower_green2 = cv::Vec3b(54, 74, 75);       // 浅绿
        cv::Vec3b upper_green2 = cv::Vec3b(71, 145, 140);
        //HSV颜色空间法
        //L(26, 21, 42), H(118, 156, 130)
        //亮白色 0,95,0,18,252,255
        //蓝色:: 86,95,148,225,71,124
        //浅白色: 55,95,24,50,134,200
        // 绿色:28,40,216,250,74,148
        //浅绿: 59,73,77,135,80,126
};

void PrintCostTime(const char* str, double& t1, double& t2);
void getFiles(string path, vector<string>& files);
bool findSquares(const Mat& image, std::vector<cv::Rect>& resultBoxes, DryParam& DP);
void BrightnessContrast(Mat& src, DryParam& DP);

void get_mask_image(Mat &HSV, Mat &mask_img, DryParam& DP);
void get_morphology_image(Mat &mask_img);
bool HSVDet(Mat& input, std::vector<cv::Rect>& detectBoxes, DryParam& DP);
bool CannyDet(Mat& _input, std::vector<cv::Rect>& detectBoxes, DryParam& DP);

void sort_boxes(std::vector<cv::Rect>& resultBoxes);
/*
DryAlg       干化学检测卡定位接口函数
src:         裁剪后的干化学图片
resultBoxes: 识别定位的结果
DP:          定位算法可调参数
*/
int DryAlg(Mat& src, std::vector<cv::Rect>& resultBoxes, DryParam& DP);
DryDetect.cpp

#include "DryDetect.h"

void PrintCostTime(const char* str, double& t1, double& t2) {
        double t = (t2 - t1) * 1000 / cv::getTickFrequency();
        printf("%s ===> %.2f ms\n", str, t);
}

void getFiles(string path, vector<string>& files)
{
        //文件句柄
        intptr_t hFile = 0;
        //文件信息
        struct _finddata_t fileinfo;
        string p;
        char* files_format = { "\\*.jpg" ,"\\*.png" };
        for (int i = 0; i < sizeof(files_format) / sizeof(char*); i++) {
                p.assign(path).append(files_format);
                hFile = _findfirst(p.c_str(), &fileinfo);
                if (hFile != -1)
                {
                        do
                        {
                                //如果是目录,迭代之,如果不是,加入列表
                                if ((fileinfo.attrib &_A_SUBDIR))
                                {
                                        if (strcmp(fileinfo.name, ".") != 0 && strcmp(fileinfo.name, "..") != 0)
                                                getFiles(p.assign(path).append("\\").append(fileinfo.name), files);
                                }
                                else
                                {
                                        files.push_back(p.assign(path).append("\\").append(fileinfo.name));
                                }
                        } while (_findnext(hFile, &fileinfo) == 0);
                        _findclose(hFile);
                }
        }
}

bool cmp(cv::Rect a, cv::Rect b)
{
        bool big = a.width * a.height > b.width * b.height;
        return big;
}

int sort_indexes(std::vector<cv::Rect>& b)
{
        std::sort(b.begin(), b.end(), cmp);
        return 0;
}

static inline float intersection_area(const cv::Rect& a, const cv::Rect& b)
{
        const float eps = 1e-5;
        //cv::Rect_<float> inter = a & b;
        float x1max = max(a.x, b.x);// 求两个窗口左上角x坐标最大值
        float x2min = min(a.width + a.x, b.width + b.x);// 求两个窗口右下角x坐标最小值
        float y1max = max(a.y, b.y);// 求两个窗口左上角y坐标最大值
        float y2min = min(a.height + a.y, b.height + b.y);// 求两个窗口右下角y坐标最小值
        float overlapWidth = x2min - x1max;   // 计算两矩形重叠的宽度
        float overlapHeight = y2min - y1max;// 计算两矩形重叠的高度
        if (overlapHeight > 0 && overlapHeight > 0) {
                float inter1 = overlapWidth * overlapHeight;
                return inter1;
        }
        else {
                return -1;
        }
        //float inter2 = inter.area();
       
}

std::vector<cv::Rect> nms_sorted_bboxes(std::vector<cv::Rect>& boxes, float nms_threshold)
{
        sort_indexes(boxes);
        std::vector<cv::Rect> finalResults;
        std::vector<int> keep;
        finalResults.clear();
        keep.clear();
        const int n = boxes.size();

        std::vector<float> areas(n);
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
                areas = boxes.width * boxes.height;
                keep.push_back(1);
        }
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
                const cv::Rect& a = boxes;
                if (keep) {
                        for (int j = i + 1; j < n; j++)
                        {
                                const cv::Rect& b = boxes;
                                // intersection over union
                                float inter_area = intersection_area(a, b);
                                if (inter_area > 0) {
                                        float union_area = areas + areas - inter_area;
                                        // float IoU = inter_area / union_area
                                        if (inter_area / union_area > nms_threshold)
                                                keep = 0;
                                }
                        }
                }
        }
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
                if (keep)
                {
                        finalResults.push_back(boxes);
                }
        }
        return finalResults;
}

bool CannyDet(Mat& _input, std::vector<cv::Rect>& detectBoxes, DryParam& DP)
{
        Mat input = _input.clone();
        Mat gray, canny, gray2;
        BrightnessContrast(input, DP);
        cv::cvtColor(input, gray, cv::COLOR_BGR2GRAY);
        //cv::threshold(gray, canny, 20, 255, cv::THRESH_OTSU);
        //cv::adaptiveThreshold(gray, gray2, 255, cv::THRESH_BINARY_INV, cv::ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C, 5,4);
        Canny(gray, canny, DP.thresh1, DP.thresh2);

        //auto kernel = cv::getStructuringElement(cv::MORPH_ELLIPSE, cv::Size(3, 3));
        Mat kernel = Mat::ones(cv::Size(5, 5), CV_8UC1);
        morphologyEx(canny, canny, cv::MORPH_CLOSE, kernel);
        //morphologyEx(canny, canny, cv::MORPH_OPEN, kernel);
        std::vector<std::vector<cv::Point>> Contours;
        cv::findContours(canny, Contours, cv::RETR_TREE, cv::CHAIN_APPROX_NONE);
        if (int(Contours.size()) == 0) {
                return false;
        }
        //int boxNumber = 0;
        for (int i = 0; i < int(Contours.size()); i++)
        {
                vector<Point> p = Contours;
                //auto Area = contourArea(p);
                cv::Rect rect = boundingRect(p);
                if (rect.width < DP.minWidth || rect.height < DP.minHeight)
                {
                        continue;
                }
                if (rect.width > DP.maxWidth || rect.height > DP.maxHeight)
                {
                        continue;
                }
                //boxNumber += 1;
                detectBoxes.push_back(rect);
                //cout << "area: " << "   w,h: " << rect.width << "x" << rect.height << endl;
                //rectangle(image, rect, Scalar(0, 0, 255), 1, 8); //画矩形
        }
        return true;
}
bool HSVDet(Mat& input, std::vector<cv::Rect>& detectBoxes, DryParam& DP)
{
        Mat blur, mask_img;
        Mat HSV = Mat(input.size(), CV_8UC3);
        //GaussianBlur(input, blur, Size(5, 5), 0);
        //medianBlur(input, blur, 5);
        cvtColor(input, HSV, COLOR_BGR2HSV);
        get_mask_image(HSV, mask_img, DP); //获取二值化图像
        get_morphology_image(mask_img);

        std::vector<std::vector<cv::Point>> Contours;
        cv::findContours(mask_img, Contours, cv::RETR_TREE, cv::CHAIN_APPROX_SIMPLE);
        if (int(Contours.size()) == 0)
        {
                return false;
        }
        //int boxNumber = 0;
        for (int i = 0; i < int(Contours.size()); i++)
        {
                vector<Point> p = Contours;
                cv::Rect rect = boundingRect(p);
                if (rect.width < DP.minWidth || rect.height < DP.minHeight)
                {
                        continue;
                }
                if (rect.width > DP.maxWidth || rect.height > DP.maxHeight)
                {
                        continue;
                }
                //boxNumber += 1;
                detectBoxes.push_back(rect);
        }
        return true;
}
bool findSquares(const Mat& _src, std::vector<cv::Rect>& resultBoxes, DryParam& DP)
{
        std::vector<cv::Rect>detectBoxes;
        resultBoxes.clear();
        detectBoxes.clear();
        Mat image = _src.clone();
        Mat blur, gray, dst, canny, hsv, mask;
        //medianBlur(image, blur, 5);
        //GaussianBlur(image, blur, Size(5, 5), 0);
        HSVDet(image, detectBoxes, DP);// HSVDet

        CannyDet(image, detectBoxes, DP); // CannyDet

        if (int(detectBoxes.size()) == 0) {
                return false;
        }
        resultBoxes = nms_sorted_bboxes(detectBoxes, 0.35);
        //resultBoxes = detectBoxes;
        //for (int i = 0; i < int(resultBoxes.size()); i++)
        //{
        //        rectangle(image, resultBoxes, Scalar(0, 0, 255), 1, 8); //画矩形
        //}
        //cout << "boxNumber: " << resultBoxes.size() << endl;

        //cv::imshow("result", image);
        //cv::waitKey(0);
        if (int(resultBoxes.size()) == 8) {
                return true;
        }
        return false;
}

void BrightnessContrast(Mat& src, DryParam& DP)
{
        int height = src.rows;
        int width = src.cols;
        //float alpha = 1.3;
        //float beta = 30;
        //dst = Mat::zeros(src.size(), src.type());
        for (int row = 0; row < height; row++) {
                uchar *pixel = src.ptr<uchar>(row);
                for (int col = 0; col < width; col++) {
                        if (src.channels() == 3) {
                                pixel = saturate_cast<uchar>(pixel * DP.alpha + DP.beta);
                                pixel = saturate_cast<uchar>(pixel * DP.alpha + DP.beta);
                                pixel = saturate_cast<uchar>(pixel * DP.alpha + DP.beta);
                                pixel += 3;
                        }
                        else if (src.channels() == 1) {
                                pixel = pixel * DP.alpha + DP.beta;
                        }
                }
        }
}

void get_mask_image(Mat &HSV, Mat &mask_img, DryParam& DP)
{
        Mat mask1, mask2, mask3, mask4, mask5, mask6;
        cv::inRange(HSV, DP.lower_black2, DP.upper_black2, mask_img);
        bitwise_not(mask_img, mask_img);

        /*cv::inRange(HSV, DP.lower, DP.upper, mask6);
        cv::inRange(HSV, DP.lower_white, DP.upper_white, mask1);
       
        cv::inRange(HSV, DP.lower_blue, DP.upper_blue, mask2);
        cv::inRange(HSV, DP.lower_blue2, DP.upper_blue2, mask5);
        cv::inRange(HSV, DP.lower_green, DP.upper_green, mask3);
        cv::inRange(HSV, DP.lower_green2, DP.upper_green2, mask4);
        mask_img = mask6 +mask2 + mask3 + mask4 + mask5 + mask1;*/
        //bitwise_not(mask_img, mask_img);

}

void get_morphology_image(Mat &mask_img)
{
        auto kernel = cv::getStructuringElement(cv::MORPH_ELLIPSE, cv::Size(5, 5));
        morphologyEx(mask_img, mask_img, cv::MORPH_CLOSE, kernel);
        morphologyEx(mask_img, mask_img, cv::MORPH_OPEN, kernel);
}

bool cmp2(cv::Rect a, cv::Rect b)
{
        return a.x < b.x;
}
bool cmp3(cv::Rect a, cv::Rect b)
{
        return a.y < b.y;
}

void sort_boxes(std::vector<cv::Rect>& boxes)
{
        std::vector<cv::Rect> xBoxes, yBoxes;
        xBoxes.clear();
        yBoxes.clear();
        std::sort(boxes.begin(), boxes.end(), cmp2);
        xBoxes.insert(xBoxes.end(), boxes.begin(), boxes.begin() + 4); //左边一列
        yBoxes.insert(yBoxes.end(), boxes.begin() + 4, boxes.end());   //右边一列
        std::sort(xBoxes.begin(), xBoxes.end(), cmp3);
        std::sort(yBoxes.begin(), yBoxes.end(), cmp3);
        boxes.clear();
        boxes.insert(boxes.end(), xBoxes.begin(), xBoxes.end());
        boxes.insert(boxes.end(), yBoxes.begin(), yBoxes.end());
}

int DryAlg(Mat& src, std::vector<cv::Rect>& resultBoxes, DryParam& DP)
{
        if (!src.data) {
                //cout << "load image error..." << endl;
                return -1;
        }
        Mat input;
        //将原图裁剪并缩小 resizeRatio;
        //Mat img = src(DP.DryCard);
        Mat img = src.clone();
        int col = img.cols;
        int row = img.rows;
        if (DP.resizeRatio > 0) {
                cv::resize(img, input, Size(col * DP.resizeRatio, row * DP.resizeRatio));
        }
        else {
                input = img;
        }
        //double t1 = cv::getTickCount();
        if (!findSquares(input, resultBoxes, DP))
        {
                return 0;
        }
        sort_boxes(resultBoxes);
        //double t2 = cv::getTickCount();
        //PrintCostTime("findSquares:", t1, t2);
        for (int i = 0; i < resultBoxes.size(); i++)
        {
                //rectangle(input, resultBoxes, Scalar(0, 0, 255), 1);
                //将检测坐标映射回原图
                if (DP.resizeRatio > 0) {
                        resultBoxes.x /= DP.resizeRatio;
                        resultBoxes.y /= DP.resizeRatio;
                        resultBoxes.width /= DP.resizeRatio;
                        resultBoxes.height /= DP.resizeRatio;
                }
                //rectangle(img, resultBoxes, Scalar(0, 0, 255), 2);
                //resultBoxes.x += DP.DryCard.x;
                //resultBoxes.y += DP.DryCard.y;
                //rectangle(src, resultBoxes, Scalar(0, 0, 255), 2);
        }
        //cv::resize(src, src, Size(src.cols * 0.5, src.rows * 0.5));
        cv::imwrite("out.jpg", src);
        //cv::imshow("out", src);
        //cv::imshow("result", img);
        //cv::waitKey(0);
        return 1;
}
main.cpp

#include "DryDetect.h"

int main()
{
        Mat src = cv::imread("H:\\ImageProcess\\Dry\\image\\7.jpg");
        /*
        -1:传入图片错误
        0:没有检测到框
        1:成功检测到了框
        */
        DryParam DP;
        //以下参数做成配置文件可修改
        DP.minWidth = 80;   // 可调参数,限制格子的最大最小宽高
        DP.minHeight = 80;
        DP.maxWidth = 180;
        DP.maxHeight = 180;
        DP.drydetect = 1; //if 0, 不用算法定位

        std::vector<cv::Rect> resultBoxes; //算法识别结果
        /*
        Dryflag:
        -1: 传入图片错误
        0:没有检测到框
        1:成功检测到了框
        */
        int Dryflag;
        if (DP.drydetect = 0)//0: 不调用算法定位
        {
                Dryflag = 0;
        }
        else
        {
                Dryflag = DryAlg(src, resultBoxes, DP);
        }

        switch (Dryflag)
        {
        case -1:
        {
                cout << "load image error..." << endl;
                break;
        }
        case 0:
        {
                cout << "detect box fail..." << endl;
                break;
        }
        default:
                break;
        }
        return 0;
}

免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!更多信息从访问主页:qidao123.com:ToB企服之家,中国第一个企服评测及商务社交产业平台。
页: [1]
查看完整版本: 基于边缘检测和HSV的图像识别算法