基于Emgu CV从Blob提取线条：未闭合矩形边缘拟合问题

处理后图像 #

需求描述 #

需要为图像中显示的大矩形内周拟合线条。目前遇到的问题是，由于轮廓在角落处未闭合，使用bounding rectangle方法时，矩形会贴合右下角突出的细线，导致尺寸计算错误。

重要条件：线条无需从矩形的角落开始或结束。需要获取左边缘的最右点、右边缘的最左点；对于上下边缘，需要获取上边缘的最低点和下边缘的最高点。

期望处理效果示意图 #

已尝试方案 #

CvInvoke.FindContours(workingImage, contours, m, Emgu.CV.CvEnum.RetrType.List, Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod.ChainApproxSimple);

CvInvoke.ApproxPolyDP(contours[i], approx, precision * perimeter, true);

CvInvoke.BoundingRectangle(contours[i]);

原本期望ApproxPolyDP能尝试闭合轮廓，但这并未解决问题。

疑问 #

• 在已完成图像处理的情况下，面对无尖锐角、边缘略有弧度且矩形形状未闭合的情况，应如何提取该形状的几何特征？

1. 先为边缘拟合线条，再由这些线条构建矩形是否更合理？
2. 若拟合线条是正确方案，如何确保线条绘制在形状内部？
3. 是否有方法强制闭合该形状？

解决方案 #

1. 分离四条边缘并分别拟合直线 #

既然轮廓未闭合且有干扰，优先拆分点集单独拟合更可靠：

• 划分点集：把轮廓上的所有点按坐标聚类，比如按x坐标中位数分成左右两组，按y坐标中位数分成上下两组；也可以用K-means聚类直接分成4类，对应四条边。提前过滤异常点（比如右下角细线的点，坐标明显偏离主矩形范围）。
• 拟合直线：对每组点用CvInvoke.FitLine()拟合最优直线，该函数支持无序点集，不需要轮廓闭合。
• 提取特征点：左边缘直线取x最大的点，右边缘取x最小的点，上边缘取y最大的点，下边缘取y最小的点，用这些点构建所需线段。

2. 确保线条在形状内部的方法 #

• 拟合直线后，计算轮廓点到直线的距离，判断大部分点位于直线的哪一侧，将直线向该侧偏移（偏移量取距离的均值或中位数）。
• 拟合前筛选点：比如左边缘只保留x偏小、y在主矩形y范围内的点，避免混入干扰点，从源头上保证拟合的直线贴近内侧。

3. 强制闭合形状的可选方案 #

• 用CvInvoke.ConvexHull()生成凸包自动闭合，但需要先过滤右下角的干扰点，否则凸包会包含多余部分。
• 手动连接轮廓首尾点后再用ApproxPolyDP拟合，但这种方法对带干扰的未闭合轮廓效果差，不如拆分边缘拟合实用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者CollC