如何使用 OpenCV Python 将椭圆拟合到图像中的对象?

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我们可以使用函数 cv2.fitEllipse() 将椭圆拟合到对象。椭圆内接于旋转的矩形。旋转的矩形是包围对象的最小面积的边界矩形。

语法

此函数使用的语法是 −

ellipse = cv2.fitEllipse(cnt)

其中，"cnt"是轮廓点。它表示为轮廓点数组。

输出 − 它以 ((x,y), (majorAxis, minorAxis), angle) 格式返回一个元组的元组。 (x,y) 是中心坐标，(majorAxis, minorAxis) 是短轴和长轴的长度，angle 是椭圆的旋转角度。

要在输入图像上绘制椭圆，我们使用以下函数 -

cv2.ellipse(img,ellipse, (0,0,255), 3)

步骤

您可以使用以下步骤将椭圆拟合到对象 -

导入所需的库。在以下所有 Python 示例中，所需的 Python 库是 OpenCV。确保您已安装它。

import cv2

使用 cv2.imread() 读取输入图像并将其转换为灰度。这里我们加载一个图像 naledstar1.png。

img = cv2.imread('star1.png')
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

对灰度图像应用阈值处理以创建二值图像。调整第二个参数以实现更好的轮廓检测。

ret,thresh = cv2.threshold(gray,150,255,0)

使用 cv2.findContours() 函数查找图像中的轮廓。

contours, _ = cv2.findContours(thresh, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

选择轮廓"cnt"或循环遍历所有轮廓。使用"cv2.fitEllipse(cnt)"函数将椭圆拟合到对象轮廓"cnt"。

cnt = contours[0]
ellipse = cv2.fitEllipse(cnt)

在输入图像上绘制椭圆。

cv2.ellipse(img,ellipse, (0,0,255), 3)

显示绘制了凸包的图像。

cv2.imshow("Ellipse", img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

让我们看一些例子，以便更清楚地了解理解。

我们使用以下图像作为以下示例的输入文件。

示例 1

在下面的 Python 程序中，我们检测图像中对象的轮廓并找到适合该对象的椭圆。我们在输入图像上绘制椭圆。

# import required libraries
import cv2
import numpy as np

# load the input image
img = cv2.imread('star1.png')
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# apply thresholding to convert grayscale to binary image
ret,thresh = cv2.threshold(gray,150,255,0)

# find the contours
contours,hierarchy = cv2.findContours(thresh, cv2.RETR_TREE,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
print("Number of contours detected:", len(contours))

# select the first contour
cnt = contours[0]

# fit the ellipse to the selected object
ellipse = cv2.fitEllipse(cnt)

# draw the ellipse on the input image
cv2.ellipse(img,ellipse, (0,0,255), 3)

# display the image with an ellipse drawn on it.
cv2.imshow("Ellipse", img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

输出

执行上述代码时，将产生以下输出 −执行上述代码时，将产生以下输出 −

Number of contours detected: 1

我们得到以下输出窗口 −

与检测到的物体相符的椭圆以红色绘制。

让我们找到椭圆内切的旋转矩形。

示例 2

在此 Python 程序中，我们检测图像中物体的轮廓并找到适合该物体的椭圆。我们还找到了椭圆内切的旋转矩形。我们在输入图像上绘制椭圆和旋转的矩形。

# import required libraries
import cv2
import numpy as np

# load the input image
img = cv2.imread('star1.png')
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# apply thresholding to convert grayscale to binary image
ret,thresh = cv2.threshold(gray,150,255,0)

# find the contours
contours,hierarchy = cv2.findContours(thresh, cv2.RETR_TREE,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
print("Number of contours detected:", len(contours))

# select the first contour
cnt = contours[0]

# find the minimum area rectangle
rect = cv2.minAreaRect(cnt)
box = cv2.boxPoints(rect)
box = np.int0(box)
cv2.drawContours(img,[box],0,(0,255,255),2)

# fit the ellipse
ellipse = cv2.fitEllipse(cnt)
cv2.ellipse(img,ellipse, (0,0,255), 3)

# display the image with an ellipse drawn on it.
cv2.imshow("ellipse", img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()