c++ - OpenCV - 将曲线拟合到一组点

Question

这跟在我的帖子后面:OpenCV - Remove "white" artifacts from image and fit a curve

我通过在任何给定位置寻找穿过对角线的点来移除图像中无关的白点。我的结果现在看起来像这样:

现在，我想为图像中的其余点拟合一条曲线。我一直在浏览 OpenCV 中以前的帖子，其中有些人建议使用 approxPolyDP。有没有更简单的方法来拟合曲线并在 OpenCV 中显示它？

这里使用 Hough 曲线的想法对我来说有点过于复杂，因为我的图像本质上是二进制的:http://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/BOOKS/BANDB/LIB/bandb4_3.pdf

最终图像是 w256 x h1024 的 (0-255) 灰度图像。

编辑

我只是使用线段连接图像中的点。但是，我想通过为所有这些点拟合一条平滑曲线来连接这些点。我已经在 SO 中搜索过这样的方法，但找不到方法。

Answer 1

我认为 catmul-rom spline 将是您完成任务的不错选择。

你可以在这里找到实现: http://www.codeproject.com/Articles/30838/Overhauser-Catmull-Rom-Splines-for-Camera-Animatio

对 AHF 评论的回答(根据 Qix 的建议放在此处):

此代码草图允许您使用鼠标编辑样条曲线，它使用来自 this link 的文件(附加到您的项目:overhauser.cpp overhauser.hpp 和 vec3.hpp):

鼠标左键添加/移动一个点，右键删除。

代码不是很难，所以我做了1 channel 的修改(为了简洁)。

我猜你会明白这个想法。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdio.h>
#include <functional>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <cstddef>
#include "opencv2/opencv.hpp"
#include <iostream>
#include <fstream>
#include "overhauser.hpp"

using namespace std;
using namespace cv;

Mat result;
Mat Img;

vector<cv::Point2f> pts;
Mat curvesImg;
int selectedPt=-1;
CRSpline* spline = 0;

unsigned char LUT_RED[256];

// a case-insensitive comparison function:
bool mycomp (Point2f p1, Point2f p2)
{
    return p1.x<p2.x;
}

float dist(Point2f p1,Point2f p2)
{
    return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y));
}

int findNEarestPt(Point2f pt, float maxDist)
{
    float minDist=FLT_MAX;
    int ind=-1;
    for(int i=0;i<pts.size();++i)
    {
        float d=dist(pt,pts[i]);
        if(minDist>d)
        {
            ind=i;
            minDist=d;
        }
    }
    if(minDist>maxDist)
    {
        ind=-1;
    }
    return ind;
}

float F(float t,float x)
{
  vec3 rv = spline->GetInterpolatedSplinePoint(t);
  return x-rv.x;
}

float solveForX(float x)
{
    float a=0,b=1.0,c,e=1e-5;
    c=(a+b)/2;
    while( (fabs(b-a)>e) && (F(c,x)!=0) )
    {
        if (F(a,x)*F(c,x)<0)
        {
            b=c;
        }
        else
        {
            a=c;
        }
        c=(a+b)/2;
    }
return c;
}


int ind=-1;

void mouseHandler(int event, int x, int y, int flags, void* param)
{
    Point2f m;
    m.x=x;
    m.y=y;
    curvesImg=Scalar(0,0,0);

    switch (event)
    {
    case cv::EVENT_RBUTTONDOWN:
        ind=findNEarestPt(m,5);
        if (ind==-1)
        {

        }else
        {
            pts.erase(pts.begin()+ind);
            ind=-1;
        }
        break;
    case cv::EVENT_LBUTTONDOWN:
        ind=findNEarestPt(m,5);
        if (ind==-1)
        {
            pts.push_back(m);
            selectedPt=pts.size()-1;
        }else
        {
            selectedPt=ind;
        }
        break;
    case cv::EVENT_MOUSEMOVE:
        if(ind!=-1)
        {
            pts[selectedPt].x=m.x;
            pts[selectedPt].y=m.y;
        }
        break;
    case cv::EVENT_LBUTTONUP:
        ind=-1;
        break;
    }

    std::sort(pts.begin(),pts.end(),mycomp);
    if(pts.size()>0)
    {
        pts[pts.size()-1].x=curvesImg.cols;
        pts[0].x=0;
    }

    for(int i=0;i<pts.size();++i)
    {
        circle(curvesImg,pts[i],5,Scalar(0,255,255),-1,CV_AA);
    }

    if (spline) {delete spline;}
    spline = new CRSpline();

    for (int i=0;i<pts.size();++i)
    {
        vec3 v(pts[i].x,pts[i].y,0);
        spline->AddSplinePoint(v);
    }

    vec3 rv_last(0,0,0);
    if(pts.size()>2)
    {
        for(int i=0;i<256;++i)
        {
            float t=solveForX(i);
            vec3 rv = spline->GetInterpolatedSplinePoint(t);
            unsigned char I=(unsigned char)(rv.y);
            LUT_RED[i]=255-I;
            if(i>1)
            {
                line(curvesImg,Point(rv.x,rv.y),Point(rv_last.x,rv_last.y),Scalar(0,0,255),1);
            }
            rv_last=rv;
        }
    }

    line(curvesImg,Point(0,m.y),Point(curvesImg.cols,m.y),Scalar(0,255,0),1);
    line(curvesImg,Point(m.x,0),Point(m.x,curvesImg.rows),Scalar(0,255,0),1);

    imshow("Result",curvesImg); 

    vector<Mat> ch;
    cv::split(Img,ch);

    LUT(ch[2],Mat(256,1,CV_8UC1,LUT_RED),ch[2]);

    cv::merge(ch,result);

    imshow("Transformed",result);   
}
// ---------------------------------
// 
// ---------------------------------
//==============================================================================

int main( int argc, char** argv )
{

    for (int i=0;i<256;++i)
    {
        LUT_RED[i]=i;
    }

    namedWindow("Image",cv::WINDOW_NORMAL);
    namedWindow("Result");
    namedWindow("Transformed");

    Img=imread("D:\\ImagesForTest\\lena.jpg",1);

    imshow("Image",Img);

    curvesImg=Mat::zeros(256,256,CV_8UC3);
    setMouseCallback("Result", mouseHandler, NULL);
    waitKey(0);

    getchar();
}