如何使用OpenCV提取曲线的起点、终点与中心点？

我需要获取曲线的起点、终点与中心点。目前已通过convexity defects（凸包）获取了多个点，但不知道如何筛选出目标点。

相关图像说明 #

• 原始图像：包含目标曲线的原图
• 当前输出图像：现有代码运行后标记凸包缺陷点的图
• 期望输出示例图像：标记出起点、终点、中心点的目标效果图

现有代码 #

import cv2
import numpy as np
from math import sqrt

image = cv2.imread("2022-09-27 10:01:57image.png") 
gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
_, thresh = cv2.threshold(gray, 240, 255, cv2.THRESH_BINARY)
contours,hie= cv2.findContours(thresh, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
selected_contour = max(contours, key=lambda x: cv2.contourArea(x))
convexHull = cv2.convexHull(selected_contour,returnPoints=False)
convexHull[::-1].sort(axis=0)
convexityDefects = cv2.convexityDefects(selected_contour, convexHull)

for i in range(convexityDefects.shape[0]):
    s, e, f, d = convexityDefects[i, 0]
    cv2.circle(image, start, 2, (255, 0, 0), 3)
    cv2.line(image,start,end , (0, 255, 0), 3)

cv2.imshow('frame', image)
cv2.waitKey(0)

解决方案 #

现有代码存在start变量未定义的问题，且未针对目标点做筛选。可通过以下步骤实现需求：

1. 修正凸包缺陷点的坐标获取逻辑
2. 基于凸包缺陷深度筛选中心点
3. 通过轮廓极值点确定起点和终点

修改后的完整代码 #

import cv2
import numpy as np

image = cv2.imread("2022-09-27 10:01:57image.png") 
gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
_, thresh = cv2.threshold(gray, 240, 255, cv2.THRESH_BINARY)
contours, hie = cv2.findContours(thresh, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
selected_contour = max(contours, key=lambda x: cv2.contourArea(x))

# 获取凸包及凸包缺陷
convexHull = cv2.convexHull(selected_contour, returnPoints=False)
convexityDefects = cv2.convexityDefects(selected_contour, convexHull)

# 筛选中心点：取深度最大的凸包缺陷最远点
max_depth = -1
center_point = None
for i in range(convexityDefects.shape[0]):
    s, e, f, d = convexityDefects[i, 0]
    far_point = tuple(selected_contour[f][0])
    if d > max_depth:
        max_depth = d
        center_point = far_point

# 筛选起点（x坐标最小）和终点（x坐标最大）
contour_points = selected_contour.reshape(-1, 2)
min_x_idx = np.argmin(contour_points[:, 0])
max_x_idx = np.argmax(contour_points[:, 0])
start_point = tuple(contour_points[min_x_idx])
end_point = tuple(contour_points[max_x_idx])

# 绘制标记
cv2.circle(image, start_point, 5, (0, 0, 255), -1)  # 起点红色
cv2.circle(image, end_point, 5, (0, 255, 0), -1)    # 终点绿色
cv2.circle(image, center_point, 5, (255, 0, 0), -1) # 中心点蓝色

cv2.imshow('frame', image)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

代码说明 #

• 凸包缺陷的深度d代表凹陷点到凸包的垂直距离，最大深度点对应曲线的中心点
• 利用轮廓点的x坐标极值筛选起点和终点，适配当前图像中曲线左右延伸的形态
• 用不同颜色标记三个目标点，便于直观区分

内容的提问来源于stack exchange，提问作者arjun