opencv中凸包运算函数convexHull()的使用

news2024/10/5 13:37:59

操作系统：ubuntu22.04
OpenCV版本：OpenCV4.9
IDE:Visual Studio Code
编程语言：C++11

1.功能描述

该函数cv::convexHull用于寻找一组二维点集的凸包，采用的是Sklansky算法[242]，当前实现中具有O(N logN)的时间复杂度。

1.1什么是凸包？

让我们先从术语的两部分来理解——“凸”和“包”。

一个“凸”对象是指没有内角大于180度的对象。非凸的对象称为非凸的或凹的，下图展示了凸对象和非凸对象的例子。

包指的是物体的外部或轮廓。

因此，一组点或形状的凸包是一个紧贴着这些点或形状的最紧凑的凸边界。如图2所示，两个黑色形状的凸包用红色线条描绘。对于凸对象，其凸包就是其边界本身；而对于凹形状，凸包则是一个最紧致地包围它的凸边界。

2.函数原型


void cv::convexHull	(	
	InputArray 	points,
	OutputArray 	hull,
	bool 	clockwise = false,
	bool 	returnPoints = true 
)

3.参数

参数 points 输入的二维点集，存储在std::vector或Mat中.
参数 hull 输出的凸包。它可以是一个索引的整数向量或点的向量。在第一种情况下，凸包元素是原数组中凸包点的基于0的索引（因为凸包点的集合是原点集的子集）。在第二种情况下，凸包元素即凸包点本身.
参数 clockwise 方向标志。如果该标志为真，输出的凸包按顺时针方向排列。否则，它按照逆时针方向排列。所采用的坐标系统其X轴指向右侧，Y轴指向上方。.
参数 returnPoints 操作标志。当输入为矩阵且该标志为真时，函数返回凸包的点坐标。否则，它返回凸包点在原点集中的索引。如果输出数组是std::vector，该标志将被忽略，输出类型依据vector的实际类型而定：std::vector意味着returnPoints=false（返回索引），std::vector意味着returnPoints=true（返回点坐标）。

注意
points（输入点集）和hull（输出凸包）应该是不同的数组，不支持原地处理。这意味着cv::convexHull函数不会直接修改输入的点集数组来存储结果，你需要提供一个独立的变量来接收计算出的凸包信息。

4.代码示例

#include "opencv2/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include <iostream>
using namespace cv;
using namespace std;
int main( int argc, char** argv )
{
    Mat img( 500, 500, CV_8UC3 );
    RNG& rng = theRNG();
    for ( ;; )
    {
        int i, count = ( unsigned )rng % 100 + 1;
        vector< Point > points;
        for ( i = 0; i < count; i++ )
        {
            Point pt;
            pt.x = rng.uniform( img.cols / 4, img.cols * 3 / 4 );
            pt.y = rng.uniform( img.rows / 4, img.rows * 3 / 4 );
            points.push_back( pt );
        }
        vector< Point > hull;
        convexHull( points, hull, true );
        img = Scalar::all( 0 );
        for ( i = 0; i < count; i++ )
            circle( img, points[ i ], 3, Scalar( 0, 0, 255 ), FILLED, LINE_AA );
        imshow( "original", img );
        polylines( img, hull, true, Scalar( 0, 255, 0 ), 1, LINE_AA );
        imshow( "hull", img );
        char key = ( char )waitKey();
        if ( key == 27 || key == 'q' || key == 'Q' )  // 'ESC'
            break;
    }
    return 0;
}