lab7/lab7_3_circle_detect.cpp - master - RDA/STZ

lab7/lab7_3_circle_detect.cpp
150 строк5 KB
daniil rybyakov
11 мар 2025, 17:55
11 мар 2025, 17:5504282df
#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <vector>

void showHistogram(const cv::Mat& hist, const std::string& windowName) // отображение гистограммы
{
    int hist_w = 512, hist_h = 400;
    int bin_w = cvRound((double)hist_w / 256);

    cv::Mat histImage(hist_h, hist_w, CV_8UC3, cv::Scalar(0, 0, 0));

    cv::normalize(hist, hist, 0, histImage.rows, cv::NORM_MINMAX);

    // соединение линий
    for (int i = 1; i < 256; i++)
        line(histImage,
             cv::Point(bin_w * (i - 1), hist_h - cvRound(hist.at<float>(i - 1))),
             cv::Point(bin_w * (i), hist_h - cvRound(hist.at<float>(i))),
             cv::Scalar(255, 255, 255), 2, 8, 0);

    cv::imshow(windowName, histImage);
}


void BalanceBGR(cv::Mat& img, double b, double g, double r) // корректировка яркости каналов
{
    std::vector<cv::Mat> channels;
    split(img, channels); 

    channels[0] *= b;
    channels[1] *= g;
    channels[2] *= r; 

    merge(channels, img); 
}


void BGR2BIN(const cv::Mat& src, cv::Mat& dst, double thresh) // цыетное в бинаризованное
{
    cv::Mat gray;

    cvtColor(src, gray, cv::COLOR_BGR2GRAY);
    threshold(gray, dst, thresh, 255, cv::THRESH_BINARY_INV);
}


std::vector<cv::Vec3f> detectCircles(const cv::Mat& binaryImg) // поиск кругов
{
    std::vector<cv::Vec3f> circles;
    HoughCircles(binaryImg, circles, cv::HOUGH_GRADIENT, 2, 30, 100, 100, 5, 0);

    return circles;
}


cv::Mat img_to_colourhist(const cv::Mat& img) //вычисление нормированной гистограммы
{
    cv::Mat hsv;
    cvtColor(img, hsv, cv::COLOR_BGR2HSV);

    std::vector<cv::Mat> hsv_planes;
    split(hsv, hsv_planes);

    int histSize = 256;
    float range[] = {0, 256}; //диапазон значений, которые могут принимать пиксели
    const float* histRange = {range};
    cv::Mat hist;

    calcHist(&hsv_planes[0], 1, 0, cv::Mat(), hist, 1, &histSize, &histRange, true, false);
    normalize(hist, hist, 0, 1, cv::NORM_MINMAX);

    return hist;
}


std::string determineMaterial(const cv::Mat& img, cv::Vec3f circle, const cv::Mat& histNikel, const cv::Mat& histCopper) // определение материала на основе сравнения гистограмм
{
    int x = round(circle[0]);
    int y = round(circle[1]);
    int r = round(circle[2]); 

    cv::Mat roi = img(cv::Rect(x-r, y-r, 2*r, 2*r));

    cv::Mat histCurrent = img_to_colourhist(roi);

    // сравнение гистограмм
    double MatchNikel = compareHist(histCurrent, histNikel, cv::HISTCMP_CORREL);
    double MatchCopper = compareHist(histCurrent, histCopper, cv::HISTCMP_CORREL);

    return (MatchNikel > MatchCopper) ? "Nickel" : "Cooper";
}


int main()
{
    cv::Mat img_money_src = cv::imread("src/money.png", cv::IMREAD_COLOR);
    cv::Mat img_nickel = cv::imread("src/nikel.jpg", cv::IMREAD_COLOR);
    cv::Mat img_copper = cv::imread("src/copper.jpg", cv::IMREAD_COLOR);

    if (img_money_src.empty() || img_nickel.empty() || img_copper.empty())
    {
        std::cerr << "Img Error" << std::endl;
        return -1;
    }

    // корректировка яркости
    cv::Mat img_money = img_money_src.clone();
    
    BalanceBGR(img_copper, 0.8, 1, 1);
    BalanceBGR(img_nickel, 0.9, 0.9, 1);

    cv::imshow("Original_Filtered", img_money);
    cv::imshow("Nickel", img_nickel);
    cv::imshow("Copper", img_copper);

    // вычисление гистограмм
    cv::Mat histNikel = img_to_colourhist(img_nickel);
    cv::Mat histCopper = img_to_colourhist(img_copper);

    // showHistogram(histNikel, "hist nikel");
    // showHistogram(histCopper, "hist copper");
    
    // бинаризация
    cv::Mat img_money_bin;
    BGR2BIN(img_money, img_money_bin, 151);
    // imshow("Bin_img", img_money_bin);

    // поиск кругов
    std::vector<cv::Vec3f> circles = detectCircles(img_money_bin);

    cv::Mat imgResult = img_money_src.clone();

    // Окружности для кругов
    for (auto& c : circles){
        cv::Point center(cvRound(c[0]), cvRound(c[1]));
        int radius = cvRound(c[2]);

        circle(imgResult, center, radius, cv::Scalar(0, 255, 0), 2);

        std::string Material = determineMaterial(img_money, c, histNikel, histCopper);

        cv::Point textPosition(center.x - radius/2, center.y);
        putText(imgResult, Material, textPosition, cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, cv::Scalar(255, 255, 255), 2);
    }

    imshow("res", imgResult);

    cv::waitKey(0);
    return 0;
}