構造解析と形状ディスクリプタ
ApproxChains
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ApproxChains(src_seq, storage, method=CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE, parameter=0, minimal_perimeter=0, recursive=0) → chains
フリーマンチェーンを,折れ線で近似します.
パラメタ: |
- src_seq (CvSeq) – 他のチェーンを参照できるチェーンへのポインタ.
- storage (CvMemStorage) – 結果として得られる折れ線を保存するストレージ.
- method (int) – 近似手法(関数 FindContours の説明を参照してください).
- parameter (float) – 近似手法のパラメータ(現在は利用されていません).
- minimal_perimeter (int) – minimal_perimeter 以上の周囲長をもつ輪郭のみを近似します.その他のチェーンは,結果の構造体から削除されます.
- recursive (int) – これが0ではない場合, src_seq から h_next と v_next links によって辿ることができる全てのチェーンが近似されます.0の場合は,1つのチェーンのみが近似されます.
|
これは,単独動作可能な近似ルーチンです.関数
cvApproxChains
は,これに相当する近似フラグを引数として与えた場合の
FindContours
と全く同じように動作します.この関数は,結果として得られる最初の輪郭へのポインタを返します.もしその他の近似輪郭が存在するならば,返された構造体のフィールド
v_next
と
h_next
を辿って取得できます.
ApproxPoly
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ApproxPoly(src_seq, storage, method, parameter=0, parameter2=0) -> sequence
折れ線(カーブ)を指定された精度で近似します.
param src_seq: | 座標点配列のシーケンス. |
type src_seq: | CvArr or CvSeq |
param storage: | 近似された折れ線を保存するストレージ.これがNULLの場合,入力シーケンスのストレージが利用されます. |
type storage: | CvMemStorage |
param method: | 近似手法.Douglas-Peuckerアルゴリズムに相当する CV_POLY_APPROX_DP のみがサポートされます. |
type method: | int |
param parameter: |
| 近似手法のパラメータ. CV_POLY_APPROX_DP の場合は,要求する近似精度を意味します. |
type parameter: | float |
param parameter2: |
| src_seq がシーケンスの場合,この値は,1つ のシーケンスを近似するのか, src_seq と同レベル,およびそれより下のレベルに存在する全てのシーケンスを近似するのか,を決定します(階層的輪郭構造体については FindContours の説明を参照してください).また, src_seq が 点座標の配列 CvMat* である場合,この値は折れ線が閉じている( parameter2 !=0 )か,開いている( parameter2 =0 ),を決定します. |
type parameter2: |
| int |
この関数は,1つあるいは複数の折れ線(カーブ)を近似し,その近似結果を返します.折れ線が複数の場合,結果の木構造は入力のそれと同じ構造になります(1対1に対応します).
ArcLength
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ArcLength(curve, slice=CV_WHOLE_SEQ, isClosed=-1) → double
輪郭線の周囲長,あるいは曲線の長さを求めます.
この関数は,曲線上の連続する2点間の線分距離の総和として,曲線の長さを求めます.
BoundingRect
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BoundingRect(points, update=0) → CvRect
点群に外接する傾いていない矩形を求めます.
パラメタ: |
- points (CvArr or CvSeq) – 2次元点の集合.点座標のシーケンスあるいはベクトル( CvMat ).
- update (int) – 更新フラグ.以下を参照してください.
|
この関数は,2次元点の集合に対する傾いていないバウンディングボックスを返します.
以下に,取り得る
points
の種類とフラグの組み合わせを示します:
update |
points |
action |
0 |
CvContour* |
バウンディングボックスを計算せず,輪郭ヘッダのフィールド rect から取得します. |
1 |
CvContour* |
バウンディングボックスを計算し,輪郭ヘッダのフィールド rect に書き込みます. |
0 |
CvSeq* or CvMat* |
バウンディングボックスが計算され,それが返されます. |
1 |
CvSeq* or CvMat* |
ランタイムエラーが発生します. |
BoxPoints
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BoxPoints(box) → points
ボックス形状の頂点を求めます.
パラメタ: |
- box (CvBox2D) – ボックス形状.
- points (CvPoint2D32f_4) – 頂点の配列
|
この関数は,入力された2次元ボックス形状の頂点を求めます.
CalcPGH
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CalcPGH(contour, hist) → None
輪郭のペアワイズ幾何ヒストグラムを求めます.
パラメタ: |
- contour – 入力輪郭.現在は,整数値の座標のみ扱えます.
- hist – 計算されたヒストグラム.必ず2次元です.
|
この関数は,
Iivarinen97
で提唱された,輪郭に対する2次元のペアワイズ幾何ヒストグラム(PGH)を計算します.このアルゴリズムでは,輪郭を構成する辺同士のすべての組み合わせ(ペア)が考慮されます.各ペアに対して,辺同士が成す角度と,辺同士の最小/最大距離が求められます.そのために,ひとつひとつの辺を順番に基準辺として,それ以外の辺との関係をすべて調べます.基準辺とそれ以外の辺を考える場合,基準辺ではない方の辺上にある点から,基準辺の直線までの最小距離と最大距離が選択されます.この辺同士の角度がヒストグラムの行を定義します.ヒストグラムでは,計算された最小・最大距離の範囲内に含まれる距離に対応するすべてのビンが,その値を増加させます(つまり,このヒストグラムは
Iivarninen97
での定義に対して,転置されています).このヒストグラムは,輪郭同士のマッチングに利用できます.
CalcEMD2
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CalcEMD2(signature1, signature2, distance_type, distance_func = None, cost_matrix=None, flow=None, lower_bound=None, userdata = None) → float
2つの重み付き点群間の「最小コスト」距離を求めます.
パラメタ: |
- signature1 (CvArr) – 1 番目のシグネチャ. の浮動小数点型行列.各行には点の重みと座標が格納されています.ユーザ定義のコスト関数を使う場合には,この行列は,1列(重みのみ)で構いません.
- signature2 (CvArr) – 2 番目のシグネチャ. signature1 と同じフォーマットですが,行数は異なる可能性があります.重みの総和が異なる場合は, signature1 か signature2 のどちらかに「ダミー」の点が追加されます.
- distance_type (int) – 用いられる距離の種類. CV_DIST_L1, CV_DIST_L2 , および CV_DIST_C はそれぞれ,標準的な距離を表しています. CV_DIST_USER の場合は,ユーザ定義関数 distance_func ,あるいは事前に計算された cost_matrix が利用されます.
- distance_func (PyCallableObject) – ユーザ定義の距離関数.2点 pt0 と pt1 を引数にとり,その間の距離を返します. ``
func(pt0, pt1, userdata) -> float``
- cost_matrix (CvArr) – ユーザ定義の のコスト行列.少なくとも, cost_matrix と distance_func のどちらかは NULL でなければいけません.また,コスト行列が利用される場合は,距離関数を必要とする下限値(下記の説明を参照してください)の計算はできません.
- flow (CvArr) – 結果として得られる のフロー行列: は, signature1 の 番目の点から signature2 の 番目の点までのフローを表します.
- lower_bound (float) – オプションである入出力パラメータ.2つのシグネチャ間の距離,つまりそれぞれの重心間同士の距離,の下限値です.ユーザ定義のコスト行列を利用する場合,互いの点群の重みの総和が等しくない場合,シグネチャが重みのみで構成されている場合(つまり,シグネチャが1行の行列の場合)は,この下限値は計算されません.ユーザは, 必ず *lower_bound を初期化しなければいけません.また,計算された重心間距離が *lower_bound 以上だった場合(これは,シグネチャ同士が十分に離れている事を意味します),この関数はEMDの計算を行いません.したがって,重心間距離とEMDの両方を求めたい場合は, *lower_bound を0にセットするべきです.
- userdata (object) – オプション.ユーザ定義の距離関数に渡されるデータへのポインタ.
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この関数は,EMDと2つの重み付き点群間の距離の下限値のどちらか片方,あるいは両方を計算します.これの
RubnerSept98
で述べられている応用例の1つが,画像抽出のための多次元ヒストグラム比較です.EMDは,修正シンプレックス法で解くことができる輸送問題なので,最悪の場合は計算量が指数関数的に増加しますが,平均的には十分高速に計算できます.実際は,(線形時間アルゴリズムを利用して)下限値をより高速に求めることが可能で,2つのシグネチャが十分に離れており,同一物体に関連するものではないと判断するのに利用できます.
CheckContourConvexity
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CheckContourConvexity(contour) → int
輪郭形状が凸であるかを調べます.
パラメタ: | contour (CvArr or CvSeq) – 対象となる輪郭(座標点のシーケンス,または配列). |
この関数は,入力輪郭が凸であるか否かを調べます.この輪郭は,自己交差しないような単純なものでなければいけません.
CvConvexityDefect
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class CvConvexityDefect
タプル
(start, end, depthpoint, depth)
で表現される,1つの輪郭凹状欠損.
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start
輪郭の凹状欠損の始点 (x, y).
-
end
輪郭の凹状欠損の終点 (x, y).
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depthpoint
凹状欠損の中で凸包から最も遠い点 (x, y).
-
depth
最も遠い点と凸包間の距離.
ContourArea
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ContourArea(contour, slice=CV_WHOLE_SEQ) → double
全輪郭,あるい輪郭の一部が囲む領域面積を求めます.
パラメタ: |
- contour (CvArr or CvSeq) – 輪郭(頂点のシーケンス,または配列).
- slice (CvSlice) – 輪郭の一部分を表す始点と終点.デフォルトでは,全輪郭が囲む領域面積が求められます.
|
この関数は,全輪郭,あるい輪郭の一部が囲む領域面積を求めます.後者の場合,以下の図のように,輪郭の弧と2点を結ぶ弦によって区切られた総面積が求められます:
輪郭の姿勢によっては,
負の
値を返すことがあります.面積の絶対値を得るには,C 言語の
fabs()
を利用してください.
ContourFromContourTree
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ContourFromContourTree(tree, storage, criteria) → contour
木構造から輪郭を復元します.
この関数は,その二分木表現から輪郭を復元します.パラメータ
criteria
で,精度と復元に利用する木のレベル数のどちらか片方,あるいは両方を指定します.これにより,近似された輪郭を作成することができます.また,この関数は,復元された輪郭を返します.
ConvexHull2
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ConvexHull2(points, storage, orientation=CV_CLOCKWISE, return_points=0) → convex_hull
点集合に対する凸包を求めます.
パラメタ: |
- points (CvArr or CvSeq) – 2次元点,あるいは3次元点のシーケンス,または配列.要素は,32ビット整数型,あるいは浮動小数点型の座標.
- storage (CvMemStorage) – 凸包を保存するための出力配列(CvMat*),あるいはメモリストレージ(CvMemStorage*).配列の場合,入力配列/シーケンスと同数の要素をもつ1次元配列でなければいけません.また出力時には,配列を凸包のサイズまで切り詰めるようにヘッダが変更されます. hull_storage がNULLの場合,凸包は入力シーケンスと同じストレージに保存されます.
- orientation (int) – 凸包を構成するデータの整列方向: CV_CLOCKWISE または CV_COUNTER_CLOCKWISE .
- return_points (int) – これが0ならば, storage が配列の場合はインデックスが保存され, storage がメモリストレージの場合はポインタが保存されます.0以外ならば,凸包を構成する点自身が保存されます.
|
この関数は,Sklanskyのアルゴリズムを用いて2次元点集合の凸包を求めます.
storage
がメモリストレージならば,この関数は,凸包を構成する点,あるいはその点へのポインタを含むシーケンスを作成します.これは
return_points
の値によって決まり,出力としてこのシーケンスが返されます.
storage
が CvMat ならば,この関数はNULLを返します.
ConvexityDefects
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ConvexityDefects(contour, convexhull, storage) → convexity_defects
輪郭の凹状欠損を見つけます.
パラメタ: |
- contour (CvArr or CvSeq) – 入力輪郭.
- convexhull (CvSeq) – ConvexHull2 によって得られる凸包.これは,凸包を構成する点自身ではなく,輪郭点へのポインタあるいはインデックスを持ちます(関数 ConvexHull2 のパラメータ return_points が0でなければいけません).
- storage (CvMemStorage) – 凹状欠損の出力シーケンスを保存するストレージ.これがNULLの場合,輪郭あるいは凸包のストレージが(この優先順位で)使われます.
|
この関数は,入力輪郭の全ての凹状欠損を見つけて,構造体 CvConvexityDefect のシーケンスを返します.
CreateContourTree
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CreateContourTree(contour, storage, threshold) → contour_tree
輪郭の階層表現を作成します.
パラメタ: |
- contour (CvSeq) – 入力輪郭.
- storage (CvMemStorage) – 出力木構造を保存するストレージ.
- threshold (float) – 近似精度.
|
この関数は,入力輪郭
contour
の二分木表現を作成し,その根へのポインタを返します.パラメータ
threshold
が0以下の場合,この関数は全二分木表現を作成します.また,0よりも大きい場合は,精度
threshold
の表現を作成します:これは,近似線によって切り取られる元輪郭線上の頂点数が
threshold
よりも少なくなると,それ以上木を作成しません.また,この関数は,作成された木構造を返します.
FindContours
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FindContours(image, storage, mode=CV_RETR_LIST, method=CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE, offset=(0, 0)) → cvseq
2値画像中の輪郭を抽出します.
この関数は,
Suzuki85
のアルゴリズムを用いて,2値画像から輪郭を抽出します.その輪郭は,形状解析や物体検出,物体認識に役立ちます.
この関数は,2値画像から輪郭を抽出し,その輪郭数を返します.また,ポインタ
first_contour
に,結果が出力されます.これは,最も外側にある最初の輪郭へのポインタを表し,輪郭が全く抽出されなかった場合(画像が完全に真っ黒の場合)は,戻り値が
NULL
になります.それ以外の輪郭へは,リンクである
h_next
と
v_next
を利用して,
first_contour
から辿ることができます.関数
DrawContours
の説明にあるサンプルは,輪郭を利用して連結成分を抽出する方法について述べています.輪郭は,形状解析や物体認識などにも用いられます - OpenCVサンプルディレクトリにある
squares.py
を参照してください.
注意:
元の
image
は,この関数によって書き換えられます.
FitEllipse2
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FitEllipse2(points) → Box2D
2 次元の点集合に楕円をフィッティングします.
パラメタ: | points (CvArr) – 座標点のシーケンス,または配列. |
この関数は,2 次元点の集合に最もフィットする(二乗誤差が最小になる)楕円を求めます.返される構造体のフィールドは,
size
が,楕円軸の半分の長さではなく全長を表していることを除けば,
Ellipse
のそれと同様です.
FitLine
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FitLine(points, dist_type, param, reps, aeps) → line
2 次元あるいは 3 次元の点集合に直線をフィッティングします.
パラメタ: |
- points (CvArr) – 2次元点,あるいは3次元点のシーケンス,または配列.要素は,32ビット整数型,あるいは浮動小数点型の座標です.
- dist_type (int) – フィッティングに利用される距離(説明を参照してください).
- param (float) – いくつかの距離で利用される数値パラメータ( C ).これが0の場合,最適な値が選択されます.
- reps (float) – 半径(座標原点と直線との距離)に対する精度.デフォルト値の0.01 は,適切な値です.
- aeps (float) – 角度に対する精度.デフォルト値の0.01 は,適切な値です.
- line (object) – 出力直線パラメータ.
2次元フィッティングの場合,これは,4つの浮動小数点数 (vx, vy, x0, y0) の タプル となります.ここで, (vx, vy) は直線に乗るように正規化された方向ベクトル, (x0, y0) は直線上の点を表します.3次元フィッティングの場合,これは,6つの浮動小数点数 (vx, vy, vz, x0, y0, z0) の タプル となります.またここで, (vx, vy, vz) は直線に乗るように正規化された方向ベクトル, (x0, y0, z0) は直線上の点を表します.
|
この関数は,
を最小化することで,2 次元あるいは 3 次元の点集合に直線をフィッティングします.ここで,
は
番目の点と直線の距離,
は距離関数(以下の内の1つ)を表します:
dist_type=CV_DIST_L2
dist_type=CV_DIST_L1
dist_type=CV_DIST_L12
dist_type=CV_DIST_FAIR
dist_type=CV_DIST_WELSCH
dist_type=CV_DIST_HUBER
GetCentralMoment
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GetCentralMoment(moments, x_order, y_order) → double
画像モーメント構造体から,中心モーメントを取得します.
パラメタ: |
- moments (CvMoments) – 画像モーメント構造体へのポインタ.
- x_order (int) – 取得するモーメントのx方向の次数, .
- y_order (int) – 取得するモーメントのy方向の次数, および .
|
この関数は,中心モーメント,つまり,画像モーメントの場合は次のように定義される値,を取り出します:
ここで,
は重心の座標です:
GetHuMoments
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GetHuMoments(moments) → hu
7つの Hu モーメント不変量を求めます.
パラメタ: |
- moments (CvMoments) – Moments で求められた入力モーメント.
- hu (object) – 出力される Hu モーメント不変量.
|
この関数は,次のように定義される 7つの Hu モーメント不変量を求めます.
http://en.wikipedia.org/wiki/Image_moment
も参照してください.
ここで
は,正規化された中心モーメントを表します.
反転によって符号が逆転してしまう7番目のHuモーメントを除いて,これらの値は,画像のスケール変化,回転,および反転に対して不変であることが分かっています.この不変量は,もちろん画像解像度が無限であるという仮定の元に成り立っています.ラスタ画像の場合は,元画像に対する Hu 不変量と変形した画像に対するものとは多少異なります.
>>> import cv
>>> original = cv.LoadImageM("building.jpg", cv.CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE)
>>> print cv.GetHuMoments(cv.Moments(original))
(0.0010620951868446141, 1.7962726159653835e-07, 1.4932744974469421e-11, 4.4832441315737963e-12, -1.0819359198251739e-23, -9.5726503811945833e-16, -3.5050592804744648e-23)
>>> flipped = cv.CloneMat(original)
>>> cv.Flip(original, flipped)
>>> print cv.GetHuMoments(cv.Moments(flipped))
(0.0010620951868446141, 1.796272615965384e-07, 1.4932744974469935e-11, 4.4832441315740249e-12, -1.0819359198259393e-23, -9.572650381193327e-16, 3.5050592804745877e-23)
GetNormalizedCentralMoment
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GetNormalizedCentralMoment(moments, x_order, y_order) → double
画像モーメント構造体から,正規化された中心モーメントを取得します.
パラメタ: |
- moments (CvMoments) – 画像モーメント構造体へのポインタ.
- x_order (int) – 取得するモーメントのx方向の次数, .
- y_order (int) – 取得するモーメントのy方向の次数, および .
|
この関数は, 次のように正規化された中心モーメントを取得します:
GetSpatialMoment
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GetSpatialMoment(moments, x_order, y_order) → double
画像モーメント構造体から,空間モーメントを取得します.
パラメタ: |
- moments (CvMoments) – Moments によって計算される画像モーメント構造体へのポインタ.
- x_order (int) – 取得するモーメントのx方向の次数, .
- y_order (int) – 取得するモーメントのy方向の次数, および .
|
この関数は,空間モーメント,つまり,画像モーメントの場合は次のように定義される値,を取り出します:
ここで,
は,ピクセル
の輝度値です.
MatchContourTrees
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MatchContourTrees(tree1, tree2, method, threshold) → double
2 つの輪郭を,その二分木表現によって比較します.
パラメタ: |
- tree1 (CvContourTree) – 1 番目の木表現.
- tree2 (CvContourTree) – 2 番目の木表現.
- method (int) – 類似度. CV_CONTOUR_TREES_MATCH_I1 のみをサポートします.
- threshold (float) – 類似度の閾値.
|
この関数は,2つの輪郭(木)の類似度を求めます.この類似度は,二分木の根から順に,それぞれのレベル毎に計算されます.あるレベルにおいて,輪郭間の差が
threshold
よりも小さくなった場合,復元処理が中断され,その時点での差が返されます.
MatchShapes
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MatchShapes(object1, object2, method, parameter=0) → None
2 つの形状を比較します.
パラメタ: |
- object1 (CvSeq) – 1 番目の輪郭,あるいはグレースケール画像.
- object2 (CvSeq) – 2 番目の輪郭,あるいはグレースケール画像.
- method (int) –
- 比較手法:
- CV_CONTOUR_MATCH_I1 ,
CV_CONTOURS_MATCH_I2
- あるいは
- CV_CONTOURS_MATCH_I3
- parameter (float) – 比較手法毎のパラメータ(現在は利用されていません).
|
この関数は,2 つの形状を比較します.実装されている 3 つの手法は,いずれもHuモーメント(
GetHuMoments
の説明を参照してください)を利用します(
は
object1
,
は
object2
を表します):
method=CV_CONTOUR_MATCH_I1
method=CV_CONTOUR_MATCH_I2
method=CV_CONTOUR_MATCH_I3
ここで,
です.
また,
は,
と
それぞれのHuモーメントを表します.
MinAreaRect2
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MinAreaRect2(points, storage=NULL) → CvBox2D
与えられた2次元点集合を囲む最小の矩形を求めます.
この関数は,点集合に対する凸包を作成し,その凸包に対して rotating calipers 法を適用することにより,与えられた2次元点集合を囲む最小の矩形を求めます.
図.輪郭を囲む最小面積の矩形
MinEnclosingCircle
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MinEnclosingCircle(points)-> (int, center, radius)
与えられた2次元点集合を囲む最小の円を求めます.
パラメタ: |
- points (CvArr or CvSeq) – 座標点のシーケンス,あるいは配列.
- center (CvPoint2D32f) – 出力パラメータ.外接円の中心座標.
- radius (float) – 出力パラメータ.外接円の半径.
|
この関数は,反復アルゴリズムを用いて,与えられた2次元点集合を囲む最小の円を求めます.そして,結果として得られる円がすべての入力点を囲んでいる場合は0以外の値を返し,そうでない場合(つまり,アルゴリズムが失敗した場合)は0を返します.
Moments
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Moments(arr, binary = 0) → moments
ポリゴンあるいはラスタライズされた形状の,3 次までのモーメントを求めます.
パラメタ: |
- arr (CvArr or CvSeq) – 画像(1チャンネル,またはCOIを伴う3チャンネル),あるいはポリゴン(点座標を要素にもつCvSeq,または点座標のベクトル).
- moments (CvMoments) – 計算されたモーメントが書き込まれる構造体へのポインタ.
- binary (int) – (画像の場合のみ)このフラグが0ではない場合,値が0のピクセルは0のまま,その他のピクセル値は1として扱われます.
|
この関数は,3次までの空間モーメントあるいは中心モーメントを計算し,それらを
moments
に書き込みます.そしてこれらのモーメントは,形状の重心,面積,主軸,そして7つのHuモーメント不変量を含む各種の形状特徴を計算するために利用されます.
PointPolygonTest
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PointPolygonTest(contour, pt, measure_dist) → double
点と輪郭の位置関係を調べます.
パラメタ: |
- contour (CvArr or CvSeq) – 入力輪郭.
- pt (CvPoint2D32f) – 輪郭との位置関係を調べる座標点.
- measure_dist (int) – これが0以外ならば,この関数は点からそれに最も近い輪郭の辺までの距離を推定します.
|
この関数は,与えられた点が輪郭の内側,外側,あるいは輪郭の辺上(あるいは,頂点上)のどこにあるかを判定します.そして,その結果に応じて,正,負,0のいずれかの値が返されます.
の場合,戻り値はそれぞれ +1,-1,0です.また,
の場合,入力点とそれに最も近い輪郭の辺までの符号付き距離が返されます.
ここでは,この関数の出力例として,各画像ピクセルが輪郭に対してテストされる様子を示します.