cv2.findcontours算法详解

cv2.findContours是OpenCV中用于查找图像中轮廓的函数，常用于图像处理、图像分割等领域。该函数的返回结果是一个轮廓列表，每个轮廓由一系列点坐标组成。

函数定义：

cv2.findContours(image, mode, method[, contours[, hierarchy[, offset]]])

参数说明：

- image：输入图像，必须为二值图像（通常为灰度图像或二值化后的图像）。
- mode：轮廓查找模式，有以下三种模式可选：

- cv2.RETR_EXTERNAL：只检测最外层轮廓。
- cv2.RETR_LIST：检测所有轮廓，不建立轮廓层级关系。
- cv2.RETR_TREE：检测所有轮廓，建立完整的轮廓层级关系。

- method：轮廓查找方法，有以下三种方法可选：

- cv2.CHAIN_APPROX_NONE：存储所有边界点。
- cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE：仅存储水平、垂直和对角线的端点。
- cv2.CHAIN_APPROX_TC89_L1、cv2.CHAIN_APPROX_TC89_KCOS：使用Teh-Chin算法进行边缘提取。

- contours：输出参数，存储轮廓信息。如果不需要可省略。
- hierarchy：输出参数，存储轮廓层级关系信息。如果不需要可省略。
- offset：可选参数，偏移量。如果不需要可省略。

轮廓查找流程：

1. 二值化输入图像。

2. 对二值图像进行边缘提取，得到边缘图像。

3. 对边缘图像进行轮廓查找，得到轮廓列表。

轮廓存储格式：

OpenCV中轮廓的存储格式为numpy数组，每个轮廓由一系列点坐标组成。例如，一个具有三个轮廓的图像，其轮廓存储格式为：

contours = [array([[[10,10],[10,20],[20,20],[20,10]]], dtype=int32),
array([[[40,40],[40,50],[50,50],[50,40]]], dtype=int32),
array([[[70,70],[70,80],[80,80],[80,70]]], dtype=int32)]

其中，每个轮廓由一个二维数组表示，数组中的每个元素为一个点坐标，坐标的数据类型为int32。

轮廓层级关系：

在cv2.RETR_TREE模式下，轮廓查找函数会返回轮廓列表和轮廓层级关系列表。轮廓层级关系列表存储了轮廓之间的父子关系，可以用于分析轮廓之间的层级结构。

例如，一个具有以下轮廓层级结构的图像：

轮廓列表和轮廓层级关系列表的存储格式为：

contours = [array([[[0,0],[0,100],[100,100],[100,0]]], dtype=int32),
array([[[10,10],[10,90],[90,90],[90,10]]], dtype=int32),
array([[[20,20],[20,80],[80,80],[80,20]]], dtype=int32),
array([[[30,30],[30,70],[70,70],[70,30]]], dtype=int32),
array([[[40,40],[40,60],[60,60],[60,40]]], dtype=int32),
array([[[50,50],[50,50],[50,50],[50,50]]], dtype=int32)]

hierarchy = [[-1,-1,-1,-1],
[ 0,-1,-1,-1],
[ 1,-1,-1,-1],
[ 2,-1,-1,-1],
[ 3,-1,-1,-1],
[-1, 4,-1,-1]]

其中，hierarchy的每一行对应一个轮廓，包含四个元素。第一个元素表示当前轮廓的下一个轮廓，如果没有则为-1。第二个元素表示当前轮廓的前一个轮廓，如果没有则为-1。第三个元素表示当前轮廓的第一个子轮廓，如果没有则为-1。第四个元素表示当前轮廓的父轮廓，如果没有则为-1。