
本教程详细介绍了如何在opencv中高效合并由`cv.findcontours`检测到的多个动态轮廓。针对在循环中直接使用`np.vstack`可能导致的错误结果,我们提出了一种优化的方法:先将目标轮廓收集到一个列表中,然后进行一次性垂直堆叠。这种方法不仅确保了合并结果的准确性,还显著提升了处理效率,特别适用于需要合并可变数量轮廓的场景。
在计算机视觉任务中,使用OpenCV的cv.findContours函数检测图像中的轮廓是一项基础操作。该函数返回的轮廓通常是一个列表,其中每个元素代表一个独立的轮廓,其形状通常为(N, 1, 2),表示N个点,每个点有2个坐标。在某些应用场景下,我们可能需要将这些检测到的多个轮廓合并成一个单一的轮廓数组,例如,为了对一组相关的对象进行整体分析或进一步处理。
当需要合并的轮廓数量是动态变化的,或者需要根据特定条件(如大小、位置)选择性地合并轮廓时,问题会变得复杂。np.vstack是NumPy库中一个常用的函数,用于垂直堆叠数组。然而,在循环中不当使用np.vstack来合并多个数组时,往往无法得到预期的结果。
考虑一个场景,我们已经通过cv.findContours找到了多个轮廓,并根据其长度(点数)进行了排序。现在,我们希望合并其中最大的两个轮廓。一个直观但错误的尝试可能是在循环中直接使用np.vstack来堆叠每个轮廓。
以下是这种错误方法的示例代码:
import cv2 as cv
import numpy as np
# 假设 img 是经过二值化处理的图像
# 为了演示,我们创建一个模拟的轮廓数据
# 实际应用中 data_contours 来自 cv.findContours
data_contours_raw = [
np.random.randint(0, 100, size=(5754, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(407, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(8, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(1, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(1, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(1, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(1, 1, 2), dtype=np.int32)
]
# 模拟排序后的轮廓列表
data_cnt = sorted(data_contours_raw, key=len, reverse=True)
print(f"Total number of contours: {len(data_cnt)}")
print(f"Contour sizes: {[len(c) for c in data_cnt]}")
# Expected output:
# Total number of contours: 7
# Contour sizes: [5754, 407, 8, 1, 1, 1, 1]
contour_number = 2 # 想要合并的前两个轮廓
# 错误的方法:在循环中直接使用 np.vstack
contours = None # 初始化为 None 或其他,避免类型错误
for i in range(contour_number):
# 每次循环都会重新赋值给 'contours' 变量
# 实际上只保留了最后一次迭代的结果
contours = np.vstack(data_cnt[i]) # 注意:这里如果 data_cnt[i] 是 (N,1,2)
# np.vstack(array) 相当于 array 本身
# 所以会是 (N,1,2) 或 (N,2) 如果被隐式处理
print(contours.shape)
# 预期输出 (基于原始问题描述): (407,2)
# 实际根据 np.vstack(array) 的行为,如果 data_cnt[i] 是 (407,1,2)
# 那么会输出 (407,1,2)
# 为了与原问题输出保持一致,这里假设某种隐式转换导致了 (407,2)上述代码的输出将是 (407, 2)(或 (407, 1, 2),取决于np.vstack对单数组的处理以及后续的隐式形状转换)。这显然不是我们期望的 (5754 + 407) 个点,即 (6161, 2) 的合并结果。问题在于,在循环内部,每次 contours = np.vstack(data_cnt[i]) 都会创建一个新的数组并将其赋值给 contours 变量,覆盖了前一次迭代的结果。因此,contours 最终只存储了循环中最后一个轮廓的数据。
解决这个问题的关键在于,不要在循环中反复进行堆叠操作,而是先将所有需要合并的轮廓收集到一个列表中,然后在循环结束后,对整个列表执行一次 np.vstack 操作。np.vstack 能够接受一个由多个数组组成的序列(如列表或元组),并将它们一次性垂直堆叠起来。
以下是优化后的代码示例:
import cv2 as cv
import numpy as np
# 模拟轮廓数据 (与上文相同)
data_contours_raw = [
np.random.randint(0, 100, size=(5754, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(407, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(8, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(1, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(1, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(1, 1, 2), dtype=np.int32),
np.random.randint(0, 100, size=(1, 1, 2), dtype=np.int32)
]
data_cnt = sorted(data_contours_raw, key=len, reverse=True)
contours_to_merge = [] # 创建一个空列表来收集轮廓
contour_number = 2 # 想要合并的前两个轮廓
for i in range(contour_number):
contours_to_merge.append(data_cnt[i])
# 在循环结束后,对收集到的所有轮廓进行一次性垂直堆叠
# 注意:如果 data_cnt[i] 是 (N, 1, 2) 形状,那么 vstack 结果将是 (SumN, 1, 2)
# 若要得到 (SumN, 2) 形状,需要进一步 reshape
merged_contours = np.vstack(contours_to_merge)
# 原始问题输出 (6161,2) 意味着可能进行了 reshape 或输入轮廓本身就是 (N,2)
# 假设我们期望最终形状为 (总点数, 2)
if merged_contours.ndim == 3 and merged_contours.shape[1] == 1:
merged_contours = merged_contours.reshape(-1, 2)
print(merged_contours.shape)
# 预期输出: (6161,2)运行这段代码,输出将是 (6161, 2),这正是我们期望的合并结果。这种方法的核心思想是利用Python列表的灵活性来收集动态数量的NumPy数组,然后利用NumPy高效的向量化操作一次性完成堆叠。
在OpenCV中使用NumPy合并动态数量的轮廓时,最佳实践是避免在循环中重复执行 np.vstack 操作。相反,应该将所有待合并的轮廓对象先存储在一个Python列表中,然后在循环结束后,对该列表执行一次 np.vstack
以上就是OpenCV与NumPy:高效合并动态数量轮廓的实践指南的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
每个人都需要一台速度更快、更稳定的 PC。随着时间的推移,垃圾文件、旧注册表数据和不必要的后台进程会占用资源并降低性能。幸运的是,许多工具可以让 Windows 保持平稳运行。
Copyright 2014-2025 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号