Python+OpenCV實現基於顏色的目標識別

學習瞭一點opencv的知識於是找瞭個小項目來實踐一下。這裡先說明一下,我的實現方法不見得是最好的(因為這隻是一個用於練習的項目)僅作參考,也歡迎各位大佬指正。

任務

讓攝像頭識別到視野范圍內的氣球並返回每個氣球的中心點坐標。

因為場地固定,背景單一,所以省下來很多操作和處理。於是就有兩種解決思路:第一種是基於氣球形狀做輪廓提取,隻要是閉合橢圓或圓形形就認為是目標物體;第二種是基於氣球顏色,隻要符合目標物體的顏色就認為是目標物體。

因為攝像頭是裝在四足機器人(它的任務是去紮氣球)身上的,所以它如果移動到攝像頭視野范圍內氣球不成閉合橢圓或圓形的時候就無法識別瞭,再加上場地燈光而產生的陰影的問題,在初步實踐中發現經過圖像處理的氣球不一定是閉合球形的。所以這種方法被我否決瞭。

於是我就采用瞭第二種方法,實現思路大概如下:

首先對圖像進行形態學處理,具體為將讀入的灰度圖進行一次濾波操作,將圖像轉化成HSV圖,然後進行腐蝕操作。接著就對目標顏色進行識別和提取。然後提取圖像的輪廓,過濾掉輪廓圍成面積較小的物體後將剩餘物體視為目標。接下來就繪制目標的外接矩形(不必要,用於調試。當然也為瞭帥氣的視覺效果)。最後計算目標的中心點,返回中心點,並繪制在圖上。

話不多說我們來看一下具體的代碼實現吧

主要代碼

import cv2
#import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

#定義一個展示圖片的函數
def cv_show(name,img):
    cv2.imshow(name,img)
    cv2.waitKey(0)
    cv2.destroyAllWindows()

#定義一個形態學處理的函數
def good_thresh_img(img):
    gs_frame = cv2.GaussianBlur(img, (5, 5), 0)                     #高斯濾波
    hsv = cv2.cvtColor(gs_frame, cv2.COLOR_BGR2HSV)                 # 轉化成HSV圖像
    erode_hsv = cv2.erode(hsv, None, iterations=2)
    return erode_hsv

#定義一個識別目標顏色並處理的函數
def select_color_img(target_color,img):
        for i in target_color:
            mask=cv2.inRange(erode_hsv,color_dist[i]['Lower'],color_dist[i]['Upper'])
            if(i==target_color[0]):
                inRange_hsv=cv2.bitwise_and(erode_hsv,erode_hsv,mask = mask)
                cv_show('res',inRange_hsv)#不必要,用於調試
            else:
                inRange_hsv1=cv2.bitwise_and(erode_hsv,erode_hsv,mask = mask)
                cv_show('res1',inRange_hsv1)#不必要,用於調試
                inRange_hsv=cv2.add(inRange_hsv,inRange_hsv1)
                cv_show('res2',inRange_hsv)#不必要,用於調試
        return  inRange_hsv

#定義一個提取輪廓的函數
def extract_contour(img):
    inRange_gray = cv2.cvtColor(final_inRange_hsv,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    contours,hierarchy = cv2.findContours(inRange_gray,cv2.RETR_TREE,cv2.CHAIN_APPROX_NONE)
    return contours
    
#定義一個尋找目標並繪制外接矩形的函數
def find_target(contours,draw_img):
    for c in contours:

        if cv2.contourArea(c) < 2000:             #過濾掉較面積小的物體
            continue
        else:
            target_list.append(c)               #將面積較大的物體視為目標並存入目標列表
    for i in target_list:                       #繪制目標外接矩形
        rect = cv2.minAreaRect(i)
        box = cv2.boxPoints(rect)
        cv2.drawContours(draw_img, [np.int0(box)], -1, (0, 255, 255), 2)
    return draw_img

#定義一個繪制中心點坐標的函數
def draw_center(target_list,draw_img):
    for  c in target_list:
        M = cv2.moments(c)                   #計算中心點的x、y坐標
        center_x = int(M['m10']/M['m00'])
        center_y = int(M['m01']/M['m00'])
        print('center_x:',center_x)          #打印(返回)中心點的x、y坐標
        print('center_y:',center_y)
    
        cv2.circle(draw_img,(center_x,center_y),7,128,-1)#繪制中心點
        str1 = '(' + str(center_x)+ ',' +str(center_y) +')' #把坐標轉化為字符串
        cv2.putText(draw_img,str1,(center_x-50,center_y+40),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,1,(255,255,0),2,cv2.LINE_AA)#繪制坐標點位
    
    return draw_img

###主函數部分
#創建顏色字典
color_dist = {'red': {'Lower': np.array([0, 60, 60]), 'Upper': np.array([6, 255, 255])},
              'yellow': {'Lower': np.array([15, 160, 50]), 'Upper': np.array([35, 255, 255])},
              'green': {'Lower': np.array([50, 50, 50]), 'Upper': np.array([130, 255, 255])},
              }
#目標顏色
target_color = ['green','yellow']
#創建目標列表
target_list=[]

img = cv2.imread(r'D:lesson\balloom.jpg',cv2.COLOR_BGR2RGB)       #讀入圖像(直接讀入灰度圖)
draw_img = img.copy()                             #為保護原圖像不被更改而copy瞭一份,下面對圖像的修改都是對這個副本進行的
erode_hsv = good_thresh_img(img)
final_inRange_hsv = select_color_img(target_color,erode_hsv)
contours = extract_contour(final_inRange_hsv)
draw_img = find_target(contours,draw_img)
final_img = draw_center(target_list,draw_img)

cv_show('final_img',final_img)

效果展示

顏色提取效果:

繪制外接矩形及中心點的效果:

到此這篇關於Python+OpenCV實現基於顏色的目標識別的文章就介紹到這瞭,更多相關Python OpenCV基於顏色的目標識別內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet!

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