【转】透视变换

原文地址:https://blog.csdn.net/plSong_CSDN/article/details/93743821

透视变换

先看一下图,在牌照的过程中,由于角度问题,难免会出现一些倾斜的问题,如下图,

 

我们要解决的就是通过一系列的操作,将上图变为

解决的思路

用opencv中的透视变换的API,输入四个角点的座标,完成透视变换。

看下一主要的两个opecnv的API

    getPerspectiveTransform( InputArray src, InputArray dst );//获取透视变换矩阵
    warpPerspective( InputArray src, OutputArray dst,
                                       InputArray M, Size dsize,
                                       int flags = INTER_LINEAR,
                                       int borderMode = BORDER_CONSTANT,
                                       const Scalar& borderValue = Scalar());//透视变换

从函数的需求上可以看出,透视变换的主要任务就是:找到原图像的角点。主要流程如下

(1)灰度处理、二值化、形态学操作形成连通区域

(2)轮廓发现、将目标的轮廓绘制出来

(3)在绘制的轮廓中进行直线检测

(4)找出四条边,求出四个交点

(5)使用透视变换函数,得到结果

下面是主要的几个中间效果图

 

 
完全示例代码

    #include<iostream>
    #include<opencv2\opencv.hpp>
     
    using namespace cv;
    using namespace std;
     
    int main()
    {
        //input image
        Mat src = imread("D:/images/shebaoka.png");
        imshow("input image", src);
     
        //bgr 2 gray 转为灰度图像
        Mat src_gray;
        cvtColor(src, src_gray, COLOR_BGR2GRAY);
     
        //binary 二值化
        Mat binary;
        threshold(src_gray, binary, 0, 255, THRESH_BINARY_INV|THRESH_OTSU); //THRESH_BINARY_INV二值化后取反
        //imshow("binary", binary);//因为有一些斑点存在
     
        //形态学 闭操作:可以填充小的区域
        Mat morhp_img;
        Mat kernel = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(5, 5), Point(-1, -1));
        morphologyEx(binary, morhp_img, MORPH_CLOSE, kernel, Point(-1, -1), 3);
        //imshow("morphology", morhp_img);
     
        Mat dst;
        bitwise_not(morhp_img, dst);//在取反
        imshow("dst", dst);//
     
        //轮廓发现
        vector<vector<Point>> contous;
        vector<Vec4i> hireachy;
        findContours(dst, contous, hireachy, CV_RETR_TREE, CHAIN_APPROX_SIMPLE, Point());
        cout << "contous.size:" << contous.size() << endl;
     
     
        //轮廓绘制
        int width = src.cols;
        int height = src.rows;
        Mat drawImage = Mat::zeros(src.size(), CV_8UC3);
        cout << contous.size() << endl;
        for (size_t t = 0; t < contous.size(); t++)
        {
            Rect rect = boundingRect(contous[t]);
            if (rect.width > width / 2 && rect.height > height / 2 && rect.width<width-5 && rect.height<height-5)
            {
                drawContours(drawImage, contous, static_cast<int>(t), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, hireachy, 0, Point(0, 0));
            }
        }
        imshow("contours", drawImage);//显示找到的轮廓
     
        //直线检测
        vector<Vec4i> lines;
        Mat contoursImg;
        int accu = min(width*0.5, height*0.5);
        cvtColor(drawImage, contoursImg, COLOR_BGR2GRAY);
        imshow("contours", contoursImg);
     
        Mat linesImage = Mat::zeros(src.size(), CV_8UC3);
        HoughLinesP(contoursImg, lines, 1, CV_PI / 180.0, accu,accu,0);
        for (size_t t = 0; t < lines.size(); t++)
        {
            Vec4i ln = lines[t];
            line(linesImage, Point(ln[0], ln[1]), Point(ln[2], ln[3]), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);//绘制直线
        }
        cout << "number of lines:"<<lines.size() << endl;
        imshow("linesImages", linesImage);
     
        //寻找与定位上下 左右 四条直线
        int deltah = 0; //高度差
        int deltaw = 0; //宽度差
        Vec4i topLine, bottomLine; //直线定义
        Vec4i rightLine, leftLine;
     
        for (int i = 0; i < lines.size(); i++)
        {
            Vec4i ln = lines[i];//?????
            /*
            Opencv中的累计霍夫变换HoughLinesP(),输出的是一个Vector of Vec4i,
            Vector每个元素代表一条直线,是由一个4元浮点数构成,
            前两个一组x_1,y_1,后两个一组x_2,y_2,代表了图像中直线的起始点和结束点。        
            */
            deltah = abs(ln[3] - ln[1]); //计算高度差(y2-y1)
            //topLine
            if (ln[3] < height / 2.0 && ln[1] < height / 2.0 && deltah < accu - 1)
            {
                topLine = lines[i];
            }
            //bottomLine
            if (ln[3] > height / 2.0 && ln[1] >height / 2.0 && deltah < accu - 1)
            {
                bottomLine = lines[i];
            }
     
            deltaw = abs(ln[2] - ln[0]); //计算宽度差(x2-x1)    
            //leftLine
            if (ln[0] < height / 2.0 && ln[2] < height / 2.0 && deltaw < accu - 1)
            {
                leftLine = lines[i];
            }
            //rightLine
            if (ln[0] > width / 2.0 && ln[2] >width / 2.0 && deltaw < accu - 1)
            {
                rightLine = lines[i];
            }
        }
     
        // 打印四条线的座标
        cout << "topLine : p1(x,y)= " << topLine[0] << "," << topLine[1] << "; p2(x,y)= " << topLine[2] <<  "," << topLine[3] << endl;
        cout << "bottomLine : p1(x,y)= " << bottomLine[0] << "," << bottomLine[1] << "; p2(x,y)= " << bottomLine[2] <<  "," << bottomLine[3] << endl;
        cout << "leftLine : p1(x,y)= " << leftLine[0] << "," << leftLine[1] << "; p2(x,y)= " << leftLine[2] <<  "," << leftLine[3] << endl;
        cout << "rightLine : p1(x,y)= " << rightLine[0] << "," << rightLine[1] << "; p2(x,y)= " << rightLine[2] << "," << rightLine[3] << endl;
     
        //拟合四条直线
        float k1, k2, k3, k4, c1, c2, c3, c4;
        k1 = float(topLine[3] - topLine[1]) / float(topLine[2] - topLine[0]);
        c1 = topLine[1] - k1*topLine[0];
     
        k2 = float(bottomLine[3] - bottomLine[1]) / float(bottomLine[2] - bottomLine[0]);
        c2 = bottomLine[1] - k2*bottomLine[0];
     
        k3 = float(leftLine[3] - leftLine[1]) / float(leftLine[2] - leftLine[0]);
        c3 = leftLine[1] - k3*leftLine[0];
     
        k4 = float(rightLine[3] - rightLine[1]) / float(rightLine[2] - rightLine[0]);
        c4 = rightLine[1] - k4*rightLine[0];
     
        //求四个角点,
        Point p1;//topLine  leftLine 左上角
        p1.x = static_cast<int>(c1 - c3) / k3 - k1;
        p1.y = k1*p1.x + c1;
     
        Point p2;//topLine  rightLine 右上角
        p2.x = static_cast<int>(c1 - c4) / k4 - k1;
        p2.y = k1*p2.x + c1;
     
        Point p3;//bottomLine  leftLine 左下角
        p3.x = static_cast<int>(c2 - c3) / k3 - k2;
        p3.y = k2*p3.x + c2;
     
        Point p4;//bottomLine  rightLine 右下角
        p4.x = static_cast<int>(c2 - c4) / k4 - k2;
        p4.y = k2*p4.x + c2;
     
        cout << "Point p1: (" << p1.x << "," << p1.y << ")" << endl;
        cout << "Point p2: (" << p2.x << "," << p2.y << ")" << endl;
        cout << "Point p3: (" << p3.x << "," << p3.y << ")" << endl;
        cout << "Point p4: (" << p4.x << "," << p4.y << ")" << endl;
     
        //显示四个点
        circle(linesImage, p1, 2, Scalar(0,255, 0), 2);
        circle(linesImage, p2, 2, Scalar(0,255, 0), 2);
        circle(linesImage, p3, 2, Scalar(0, 255, 0), 2);
        circle(linesImage, p4, 2, Scalar(0, 255, 0), 2);
        imshow("find four points", linesImage);
     
        //透视变换
        vector<Point2f> src_corners(4);
        src_corners[0] = p1;
        src_corners[1] = p2;
        src_corners[2] = p3;
        src_corners[3] = p4;
     
        Mat result_images = Mat::zeros(height*0.7, width*0.9, CV_8UC3);
        vector<Point2f> dst_corners(4);
        dst_corners[0] = Point(0, 0);
        dst_corners[1] = Point(result_images.cols, 0);
        dst_corners[2] = Point(0, result_images.rows);
        dst_corners[3] = Point(result_images.cols, result_images.rows);
        
        Mat warpmatrix = getPerspectiveTransform(src_corners, dst_corners); //获取透视变换矩阵
        warpPerspective(src, result_images, warpmatrix, result_images.size()); //透视变换
        imshow("final result", result_images);
        imwrite("D:/images/warpPerspective.png", result_images);
        waitKey(0);
        return 0;
    }

控制台的输出

    ***** VIDEOINPUT LIBRARY - 0.1995 - TFW07 *****

    contous.size:6
    6
    number of lines:5
    topLine : p1(x,y)= 20,64; p2(x,y)= 487,56
    bottomLine : p1(x,y)= 145,329; p2(x,y)= 361,332
    leftLine : p1(x,y)= 13,75; p2(x,y)= 47,320
    rightLine : p1(x,y)= 479,328; p2(x,y)= 497,66
    Point p1: (11,64)
    Point p2: (497,55)
    Point p3: (47,327)
    Point p4: (479,333)
————————————————
 

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