在這個(gè)文章中，我們將學(xué)習(xí)如何在感興趣區(qū)域周圍畫最小面積矩形框。

1.最小面積矩形框

下圖顯示了兩個(gè)矩形框，綠色的是普通矩形框，紅色的是最小面積矩形框?？梢园l(fā)現(xiàn)，紅色的是旋轉(zhuǎn)矩形。

OpenCV提供了一個(gè)函數(shù)cv2.minAreaRect來尋找最小面積的旋轉(zhuǎn)矩形。將2D點(diǎn)集作為輸入，并返回一個(gè)Box2D結(jié)構(gòu)，其中包括以下詳細(xì)信息–（中心(x,y)，（寬度、高度）、旋轉(zhuǎn)角度）。

(center(x,y), (width, height), angle of rotation) = cv2.minAreaRect(points)

但是要繪制一個(gè)矩形，我們需要矩形的四個(gè)角，因此為了將Box2D結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為4個(gè)角點(diǎn)，OpenCV提供了另一個(gè)函數(shù)cv2.boxPoints()，這將Box2D結(jié)構(gòu)作為輸入并返回4個(gè)角點(diǎn)。4個(gè)角點(diǎn)從y最高的點(diǎn)開始按順時(shí)針順序排列。語法如下：

points = cv2.boxPoints(box)

在繪制矩形之前，需要將4個(gè)角點(diǎn)轉(zhuǎn)換為整數(shù)類型。可以使用np.int32或者np.int64（不要使用np.int8，因?yàn)樗试S最大值127并截?cái)啵?。有時(shí)，你可能會(huì)看到使用了np.int0，不要混淆，這相當(dāng)于np.int32或者np.int64，具體取決于你的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。完整的代碼如下：

rect = CV2.minAreaRect(cnt)
box = cv2.boxPoints(rect)
box = np.int0(box)

得到四個(gè)坐標(biāo)后，就可以輕松繪制圖形了?，F(xiàn)在，讓我們討論一下旋轉(zhuǎn)角度。

2.旋轉(zhuǎn)角度

獲得四個(gè)角點(diǎn)以后，這四個(gè)角點(diǎn)從具有最高y的點(diǎn)開始按順時(shí)針順序排列，如下所示。如果2個(gè)點(diǎn)具有相同的最高y，則最右的點(diǎn)是起點(diǎn)。這些點(diǎn)被編號為0，1，2，3（0開始，3結(jié)束）。

因此，OpenCV的cv2.minAreaRect()給出的旋轉(zhuǎn)角度實(shí)際上是直線（連接起點(diǎn)和終點(diǎn)）與水平線之間的角度，如下所示。

因此角度值始終位于[-90, 0)之間。為什么？因?yàn)槿绻麑ο笮D(zhuǎn)超過90°，則使用下一條邊來計(jì)算與水平面的角度。因此計(jì)算出的角度始終位于[-90,0)之間。

實(shí)際角度是對象旋轉(zhuǎn)的角度，計(jì)算出的角度是cv.minAreaRect()返回的角度。

補(bǔ)充：cv2.minAreaRect輸出旋轉(zhuǎn)角度測試

函數(shù)使用方法

min_rect = cv2.minAreaRect(cnt)  
# 輸入?yún)?shù)cnt是通過findContours識別出來的輪廓信息
# 輸出min_rect是一個(gè)元組，其中的結(jié)構(gòu)是最小外接矩形的(中心(x,y),(邊1長度,邊2長度),旋轉(zhuǎn)角度)

簡單測試一下對幾個(gè)角度的矩形和平行四邊形的識別效果

圖片可能較小，建議放大觀看

可以看到，輸出的旋轉(zhuǎn)角度和矩形邊2的選擇有關(guān)，具體函數(shù)是按照什么規(guī)則來確定邊1和邊2，我還不清楚，但是根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，大致可以推測出以下規(guī)律：

• 規(guī)定水平矩陣為上圖第一個(gè)矩形形狀，即長邊平行于x軸，短邊垂直于x軸，
• 按住水平矩形的左上角，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)矩形不超過90度 形成的矩形，長邊作為邊2；
• 按住水平矩形的左上角，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)矩形小于90度 形成的矩形，短邊作為邊2。

參考目錄

https://theailearner.com/tag/cv2-minarearect/

總結(jié)