c#中WinForm用OpencvSharp实现ROI区域提取的示例

已经自学OpencvSharp一段时间了(目前工作用的是C#，就学了Opencvsharp了,vs2015，opencvsharp3)，收获也有一些，现在就将我在学习过程中的收获分享出来吧。

图像处理，很常见的问题，但对于大多数时候而言，我们往往不需要去处理整张图片，而是只需要处理一部分，这就涉及到了ROI(Region of interest)的提取了。我目前提取ROI的方法是采用掩膜Mask的方法。具体的思路就是：在图像操作的时候，定义一张同等大小的空的Mask，也就是全部是0，然后将我们想要的ROI轮廓画在Mask上，并填充内部，就会得到新的Mask，这个新的Mask就只有在ROI区域非0，其余地方元素都是0，再把用Cv2.BoundingRect()将包含ROI区域的轮廓的最小矩形找出来，分别将原图与Mask这两幅图像的这个最小矩形部分提出来 ，最后再调用Cv2.BitwiseAnd()这个方法，通常情况而言，一副图像与自己本身进行与运算,输出的还是本身图像，带上掩膜Mask后，就只会输出图像在Mask非0区域部分(也就是我们所需要的ROI)的图像了，这样就实现了我们的ROI提取了。

接下来，就分享几种常见ROI区域提取吧。

部分代码如下：

主要使用的变量

/// 放在yVars.ImgOptions中
  public struct ROIMatt  
           {
               public static string Image;//原图  
               public static bool IsSelectRegion = false;

public static int step; //ROI区域移动步长
               public static int angel; // 旋转一次 angel±=step; 旋转角度

public static yDirections direct = yDirections.NULL;
               public static yROIRegionType ROIType = yROIRegionType.Rectangle;

// 矩形ROI
               // 矩形四个点坐标 都是相对于图像的坐标 而不是相对于picturebox的坐标
               // 矩形四个点相对位置 刚开始确定矩形时就这样 经过旋转后位置变 但相对位置还是这样
               //  1  2      // 按顺时针数的点   1-->2-->4-->3-->1-->2-->4-->3-->1
               //  3  4
               public static OpenCvSharp.Point rectFirstPoint = new OpenCvSharp.Point();
               public static OpenCvSharp.Point rectSecondPoint = new OpenCvSharp.Point();
               public static OpenCvSharp.Point rectThirdPoint = new OpenCvSharp.Point();
               public static OpenCvSharp.Point rectFourthPoint = new OpenCvSharp.Point();
               public static double rectWidth = 0;
               public static double rectHeight = 0;

// 圆形ROI
               public static OpenCvSharp.Point cirCenter = new OpenCvSharp.Point(0.0,0.0); // 圆心
               public static int cirRadious = 0; // 半径
               // 椭圆ROI
               public static OpenCvSharp.Point elpCenter = new OpenCvSharp.Point(0.0,0.0); // 椭圆中心点
               public static double elpAngel = 0.0;//椭圆倾斜角度
               public static double elpLongAxis = 0.0; // 长轴
               public static double elpShortAxis = 0.0; // 短轴
           }

我的picturebox的SizeMode是StretchImage的，可能看起来跟想要的结果有点差异，但是实际上是一样的。

首先是最常见的矩形。

对于正矩形而言，我们可以直接定义出图像的ROI区域

public Mat(Mat m, Rect roi);

这样定义的图像就是原图m的指定区域了。但对于倾斜的矩阵，RotatedRect，而言，就得需要使用掩膜了，提取ROI的方法以及结果如下：

public static void ImgMattingRect()
       {
           Mat pic = new Mat(yVars.ImgOptions.ROIMatt.Image);
           Mat mask = Mat.Zeros(pic.Size(), MatType.CV_8UC1);
           OpenCvSharp.Point2f[] coutours = new OpenCvSharp.Point2f[4];
           coutours[0] = yVars.ImgOptions.ROIMatt.rectFirstPoint;
           coutours[1] = yVars.ImgOptions.ROIMatt.rectSecondPoint;
           coutours[2] = yVars.ImgOptions.ROIMatt.rectFourthPoint;
           coutours[3] = yVars.ImgOptions.ROIMatt.rectThirdPoint;

List<OpenCvSharp.Point> listt = new List<OpenCvSharp.Point>();
           for (int i = 0; i < coutours.Count(); i++)
           {
               listt.Add(new OpenCvSharp.Point(coutours[i].X, coutours[i].Y));
           }

List<List<OpenCvSharp.Point>> pp = new List<List<OpenCvSharp.Point>>() { listt };

Cv2.FillPoly(mask, pp, new Scalar(255, 255, 255));
           OpenCvSharp.Rect rect = Cv2.BoundingRect(coutours);
           Mat src = new Mat(pic, rect);
           Mat maskROI = new Mat(mask, rect);
           Mat picOut = new Mat();
           Cv2.BitwiseAnd(src, src, picOut, maskROI);
           Form1.Instance.pbxMattImage.Image = yImgConvert.MatToBitmap(picOut);

yVars.ImgOptions.ROIMatt.rectFirstPoint = new OpenCvSharp.Point(0, 0);
           yVars.ImgOptions.ROIMatt.rectSecondPoint = new OpenCvSharp.Point(0, 0);
           yVars.ImgOptions.ROIMatt.rectThirdPoint = new OpenCvSharp.Point(0, 0);
           yVars.ImgOptions.ROIMatt.rectFourthPoint = new OpenCvSharp.Point(0, 0);
       }

缩放平移和旋转就只要改变矩形的四个顶点坐标就行了。方法都一样就不赘述了。

圆形ROI区域,

方法如下：

public static void ImgMattingCircle()
       {
           Mat mm = new Mat(yVars.ImgOptions.ROIMatt.Image);
           Mat mask = Mat.Zeros(mm.Size(), MatType.CV_8UC3);

Cv2.Circle(mask, yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirCenter, yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirRadious, Scalar.Red, 1, LineTypes.AntiAlias);
           Cv2.FloodFill(mask, yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirCenter, Scalar.Red);

mask.ConvertTo(mask, MatType.CV_8UC1);

int xx = yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirCenter.X - yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirRadious;
           int yy = yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirCenter.Y - yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirRadious;
           int rr = 2 * yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirRadious;
           // 圆的外接正方形
           Rect rect = new Rect(new OpenCvSharp.Point(xx, yy), new OpenCvSharp.Size(rr, rr));

Mat src = new Mat(mm, rect);
           Mat maskRoI = new Mat(mask, rect);

Cv2.CvtColor(maskRoI, maskRoI, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);

Mat picOut = new Mat();
           Cv2.BitwiseAnd(src, src, picOut, maskRoI);

Form1.Instance.pbxMattImage.Image = yImgConvert.MatToBitmap(picOut);

yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirCenter = new OpenCvSharp.Point(0, 0);
           yVars.ImgOptions.ROIMatt.cirRadious = 0;
       }

效果展示:

 圆形ROI的移动时就只有圆心坐标变 半径不变，而缩放时只改变半径，圆心不变，注意移动时别超出图像界限就行。

椭圆ROI

在Opencvsharp中绘制椭圆有两种方式

//
       // 摘要:
       //     Draws simple or thick elliptic arc or fills ellipse sector
       //
       // 参数:
       //   img:
       //     Image.
       //
       //   box:
       //     The enclosing box of the ellipse drawn
       //
       //   color:
       //     Ellipse color.
       //
       //   thickness:
       //     Thickness of the ellipse boundary. [By default this is 1]
       //
       //   lineType:
       //     Type of the ellipse boundary. [By default this is LineType.Link8]
       public static void Ellipse(InputOutputArray img, RotatedRect box, Scalar color, int thickness = 1, LineTypes lineType = LineTypes.Link8);
       //
       // 摘要:
       //     Draws simple or thick elliptic arc or fills ellipse sector
       //
       // 参数:
       //   img:
       //     Image.
       //
       //   center:
       //     Center of the ellipse.
       //
       //   axes:
       //     Length of the ellipse axes.
       //
       //   angle:
       //     Rotation angle.
       //
       //   startAngle:
       //     Starting angle of the elliptic arc.
       //
       //   endAngle:
       //     Ending angle of the elliptic arc.
       //
       //   color:
       //     Ellipse color.
       //
       //   thickness:
       //     Thickness of the ellipse arc. [By default this is 1]
       //
       //   lineType:
       //     Type of the ellipse boundary. [By default this is LineType.Link8]
       //
       //   shift:
       //     Number of fractional bits in the center coordinates and axes' values. [By default
       //     this is 0]
       public static void Ellipse(InputOutputArray img, Point center, Size axes, double angle, double startAngle, double endAngle, Scalar color, int thickness = 1, LineTypes lineType = LineTypes.Link8, int shift = 0);

我们采用第一种方式，即可以将椭圆转化成一个RotatedRect，只要在画RotatedRect的时候改成画椭圆即可，就可以回到第一种矩形的ROI提取上面了， 代码如下：

public static void ImgMattingEllipse()
       {
           Mat mm = new Mat(yVars.ImgOptions.ROIMatt.Image);
           Mat mask = Mat.Zeros(mm.Size(), MatType.CV_8UC3);

RotatedRect rorect = new RotatedRect(yVars.ImgOptions.ROIMatt.elpCenter, new Size2f(yVars.ImgOptions.ROIMatt.elpLongAxis, yVars.ImgOptions.ROIMatt.elpShortAxis), (float)yVars.ImgOptions.ROIMatt.elpAngel);
           Cv2.Ellipse(mask, rorect, Scalar.Red);

Mat gray = new Mat();
           Cv2.CvtColor(mask, gray, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);
           Cv2.Threshold(gray, gray, 100, 255, ThresholdTypes.Otsu);

OpenCvSharp.Point[][] contours;
           HierarchyIndex[] hierarchly;
           Cv2.FindContours(gray, out contours, out hierarchly, RetrievalModes.Tree, ContourApproximationModes.ApproxSimple, new OpenCvSharp.Point(0, 0));

Rect rect = Cv2.BoundingRect(contours[0]);

Cv2.FloodFill(mask, yVars.ImgOptions.ROIMatt.elpCenter, Scalar.Red);

mask.ConvertTo(mask, MatType.CV_8UC1);

Mat src = new Mat(mm, rect);
           Mat maskRoI = new Mat(mask, rect);
           Cv2.CvtColor(maskRoI, maskRoI, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);
           Mat picOut = new Mat();
           Cv2.BitwiseAnd(src, src, picOut, maskRoI);

Form1.Instance.pbxMattImage.Image = yImgConvert.MatToBitmap(picOut);
       }

实验结果如下：

 平移缩放旋转等操作就可以看成对RotatedRect的操作即可。

来源：https://blog.csdn.net/Iawfy_/article/details/123275118