在這個文章中，我們將學習如何在感興趣區域周圍畫最小面積矩形框。

1.最小面積矩形框

下圖顯示了兩個矩形框，綠色的是普通矩形框，紅色的是最小面積矩形框。可以發現，紅色的是旋轉矩形。

OpenCV提供了一個函數cv2.minAreaRect來尋找最小面積的旋轉矩形。將2D點集作為輸入，并返回一個Box2D結構，其中包括以下詳細信息–（中心(x,y)，（寬度、高度）、旋轉角度）。

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

但是要繪制一個矩形，我們需要矩形的四個角，因此為了將Box2D結構轉換為4個角點，OpenCV提供了另一個函數cv2.boxPoints()，這將Box2D結構作為輸入并返回4個角點。4個角點從y最高的點開始按順時針順序排列。語法如下：

points = cv2.boxPoints(box)

在繪制矩形之前，需要將4個角點轉換為整數類型。可以使用np.int32或者np.int64（不要使用np.int8，因為它允許最大值127并截斷）。有時，你可能會看到使用了np.int0，不要混淆，這相當于np.int32或者np.int64，具體取決于你的系統結構。完整的代碼如下：

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

得到四個坐標后，就可以輕松繪制圖形了。現在，讓我們討論一下旋轉角度。

2.旋轉角度

獲得四個角點以后，這四個角點從具有最高y的點開始按順時針順序排列，如下所示。如果2個點具有相同的最高y，則最右的點是起點。這些點被編號為0，1，2，3（0開始，3結束）。

因此，OpenCV的cv2.minAreaRect()給出的旋轉角度實際上是直線（連接起點和終點）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？因為如果對象旋轉超過90°，則使用下一條邊來計算與水平面的角度。因此計算出的角度始終位于[-90,0)之間。

實際角度是對象旋轉的角度，計算出的角度是cv.minAreaRect()返回的角度。

補充：cv2.minAreaRect輸出旋轉角度測試

函數使用方法

min_rect = cv2.minAreaRect(cnt)  
# 輸入參數cnt是通過findContours識別出來的輪廓信息
# 輸出min_rect是一個元組，其中的結構是最小外接矩形的(中心(x,y),(邊1長度,邊2長度),旋轉角度)

簡單測試一下對幾個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，輸出的旋轉角度和矩形邊2的選擇有關，具體函數是按照什么規則來確定邊1和邊2，我還不清楚，但是根據上面的實驗結論，大致可以推測出以下規律：

• 規定水平矩陣為上圖第一個矩形形狀，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，逆時針旋轉矩形不超過90度 形成的矩形，長邊作為邊2；
• 按住水平矩形的左上角，順時針旋轉矩形小于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