那些遇到过的问题

在图片中找到美国国旗？

tem*_*def 29 algorithm image-processing computer-vision

为了纪念7月4日,我有兴趣找到一种以编程方式检测图片中的美国国旗.关于在图像中找到可口可乐罐头的问题有一个较早且流行的问题,虽然我不确定它们是否适用于旗帜,

  1. 旗帜在风中飘扬,因此可能会遮挡自己或以非线性方式变形(这使得像SIFT这样的技术有点难以使用),以及
  2. 不像可口可乐可以,美国国旗的星条旗不是唯一的美国国旗,并可能是,比如说一部分,利比里亚国旗,排除了很多"行签名"技术.

是否有任何标准的图像处理或识别技术特别适合这项任务？

Gab*_*njo 33

我的方法概括了问题,实际上寻找靠近蓝色区域的红色和白色条纹图案(水平或垂直).因此,它适用于只有美国国旗具有此模式的场景.

我的方法是用Java开发的,并使用Marvin Framework.

算法:

  1. 彩色滤光片仅用于保持美国国旗颜色相同的像素.
  2. 找到水平的红色和白色条纹图案
  3. 找到垂直的红色和白色条纹图案
  4. 去除面积小(噪音)的图案
  5. 检查此图案是否被蓝色区域包围
  6. 细分区域.

输入:

在此输入图像描述

彩色滤光片:

在此输入图像描述

旗:

在此输入图像描述

更有趣的是在有很多标志的情况下的性能.

输入:

在此输入图像描述

彩色滤光片:

在此输入图像描述

模式匹配:

在此输入图像描述

旗:

在此输入图像描述

源代码:

import static marvin.MarvinPluginCollection.*;

public class AmericanFlag {

    public AmericanFlag(){
        process("./res/flags/", "flag_0", Color.yellow);
        process("./res/flags/", "flag_1", Color.yellow);
        process("./res/flags/", "flag_2", Color.yellow);
        process("./res/flags/", "flag_3", Color.yellow);
        process("./res/flags/", "flag_4", Color.blue);
    }

    private void process(String dir, String fileName, Color color){
        MarvinImage originalImage = MarvinImageIO.loadImage(dir+fileName+".jpg");
        MarvinImage image = originalImage.clone();
        colorFilter(image);
        MarvinImageIO.saveImage(image, dir+fileName+"_color.png");

        MarvinImage output = new MarvinImage(image.getWidth(), image.getHeight());
        output.clear(0xFFFFFFFF);
        findStripsH(image, output);
        findStripsV(image, output);
        MarvinImageIO.saveImage(output, dir+fileName+"_1.png");

        MarvinImage bin = MarvinColorModelConverter.rgbToBinary(output, 127);
        morphologicalErosion(bin.clone(), bin, MarvinMath.getTrueMatrix(5, 5));
        morphologicalDilation(bin.clone(), bin, MarvinMath.getTrueMatrix(15, 15));
        MarvinImageIO.saveImage(bin, dir+fileName+"_2.png");

        int[] centroid = getCentroid(bin);
        image.fillRect(centroid[0], centroid[1], 30, 30, Color.yellow);

        int area = getMass(bin);
        boolean blueNeighbors = hasBlueNeighbors(image, bin, centroid[0], centroid[1], area);

        if(blueNeighbors){
            int[] seg = getSegment(bin);
            for(int i=0; i<4; i++){
                originalImage.drawRect(seg[0]+i, seg[1]+i, seg[2]-seg[0], seg[3]-seg[1], color);
            }
            MarvinImageIO.saveImage(originalImage, dir+fileName+"_final.png");
        }
    }

    private boolean hasBlueNeighbors(MarvinImage image, MarvinImage bin, int centerX, int centerY, int area){
        int totalBlue=0;
        int r,g,b;
        int maxDistance =  (int)(Math.sqrt(area)*1.2);
        for(int y=0; y<image.getHeight(); y++){
            for(int x=0; x<image.getWidth(); x++){
                r = image.getIntComponent0(x, y);
                g = image.getIntComponent1(x, y);
                b = image.getIntComponent2(x, y);

                if(
                    (b == 255 && r == 0 && g == 0) &&
                    (MarvinMath.euclideanDistance(x, y, centerX, centerY) < maxDistance)
                ){
                    totalBlue++;
                    bin.setBinaryColor(x, y, true);
                }
            }
        }

        if(totalBlue > area/5){
            return true;
        }
        return false;
    }

    private int[] getCentroid(MarvinImage bin){
        long totalX=0, totalY=0, totalPixels=0;
        for(int y=0; y<bin.getHeight(); y++){
            for(int x=0; x<bin.getWidth(); x++){

                if(bin.getBinaryColor(x, y)){
                    totalX += x;
                    totalY += y;
                    totalPixels++;
                }
            }
        }

        totalPixels = Math.max(1, totalPixels);
        return new int[]{(int)(totalX/totalPixels), (int)(totalY/totalPixels)};
    }

    private int getMass(MarvinImage bin){
        int totalPixels=0;
        for(int y=0; y<bin.getHeight(); y++){
            for(int x=0; x<bin.getWidth(); x++){
                if(bin.getBinaryColor(x, y)){
                    totalPixels++;
                }
            }
        }

        return totalPixels;
    }

    private int[] getSegment(MarvinImage bin){
        int x1=-1, x2=-1, y1=-1, y2=-1;
        for(int y=0; y<bin.getHeight(); y++){
            for(int x=0; x<bin.getWidth(); x++){
                if(bin.getBinaryColor(x, y)){

                    if(x1 == -1 || x < x1){ x1 = x; }
                    if(x2 == -1 || x > x2){ x2 = x; }
                    if(y1 == -1 || y < y1){ y1 = y; }
                    if(y2 == -1 || y > y2){ y2 = y; }
                }
            }
        }
        return new int[]{x1,y1,x2,y2};
    }

    private void findStripsH(MarvinImage imageIn, MarvinImage imageOut){

        int strips=0;
        int totalPixels=0;
        int r,g,b;
        int patternStart;
        boolean cR=true;
        int patternLength = -1;
        for(int y=0; y<imageIn.getHeight(); y++){
            patternStart = -1;
            strips = 0;
            patternLength=-1;
            for(int x=0; x<imageIn.getWidth(); x++){
                r = imageIn.getIntComponent0(x, y);
                g = imageIn.getIntComponent1(x, y);
                b = imageIn.getIntComponent2(x, y);

                if(cR){
                    if(r == 255 && g == 0 && b == 0){
                        if(patternStart == -1){ patternStart = x;}
                        totalPixels++;
                    } else{
                        if(patternLength == -1){
                            if(totalPixels >=3 && totalPixels <= 100){
                                patternLength = (int)(totalPixels);
                            } else{
                                totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; patternLength=-1;
                            }
                        } else{
                            if(totalPixels >= Math.max(patternLength*0.5,3) && totalPixels <= patternLength * 2){
                                strips++;
                                totalPixels=1;
                                cR = false;
                            } else{
                                totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; patternLength=-1;
                            }
                        }
                    }
                }
                else{
                    if(r == 255 && g == 255 && b == 255){
                        totalPixels++;
                    } else{
                        if(totalPixels >= Math.max(patternLength*0.5,3) && totalPixels <= patternLength * 2){
                            strips++;
                            totalPixels=1;
                            cR = true;
                        } else{
                            totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; patternLength=-1; cR=true;
                        }
                    }
                }


                if(strips >= 4){
                    imageOut.fillRect(patternStart, y, x-patternStart, 2, Color.black);
                    totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; patternLength=-1; cR=true;
                }
            }
        }
    }

    private void findStripsV(MarvinImage imageIn, MarvinImage imageOut){

        int strips=0;
        int totalPixels=0;
        int r,g,b;
        int patternStart;
        boolean cR=true;
        int patternLength = -1;
        for(int x=0; x<imageIn.getWidth(); x++){
            patternStart = -1;
            strips = 0;
            patternLength=-1;
            for(int y=0; y<imageIn.getHeight(); y++){
                r = imageIn.getIntComponent0(x, y);
                g = imageIn.getIntComponent1(x, y);
                b = imageIn.getIntComponent2(x, y);

                if(cR){
                    if(r == 255 && g == 0 && b == 0){
                        if(patternStart == -1){ patternStart = y;}
                        totalPixels++;
                    } else{
                        if(patternLength == -1){
                            if(totalPixels >=3 && totalPixels <= 100){
                                patternLength = (int)(totalPixels);
                            } else{
                                totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; patternLength=-1;
                            }
                        } else{
                            if(totalPixels >= Math.max(patternLength*0.5,3) && totalPixels <= patternLength * 2){
                                strips++;
                                totalPixels=1;
                                cR = false;
                            } else{
                                totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; patternLength=-1;
                            }
                        }
                    }

//                  if(maxL != -1 && totalPixels > maxL){
//                      totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; maxL=-1;
//                  }
                }
                else{
                    if(r == 255 && g == 255 && b == 255){
                        totalPixels++;
                    } else{
                        if(totalPixels >= Math.max(patternLength*0.5,3) && totalPixels <= patternLength * 2){
                            strips++;
                            totalPixels=1;
                            cR = true;
                        } else{
                            totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; patternLength=-1; cR=true;
                        }
                    }

//                  if(maxL != -1 &&  totalPixels > maxL){
//                      totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; maxL=-1;
//                      cR=true;
//                  }
                }


                if(strips >= 4){
                    imageOut.fillRect(x, patternStart, 2, y-patternStart, Color.black);
                    totalPixels=0; patternStart=-1; strips=0; patternLength=-1; cR=true;
                }
            }
        }
    }

    private void colorFilter(MarvinImage image){

        int r,g,b;
        boolean isR, isB;
        for(int y=0; y<image.getHeight(); y++){
            for(int x=0; x<image.getWidth(); x++){
                r = image.getIntComponent0(x, y);
                g = image.getIntComponent1(x, y);
                b = image.getIntComponent2(x, y);

                isR = (r > 120 && r > g * 1.3 && r > b * 1.3);
                isB = (b > 30 && b < 150 && b > r * 1.3 && b > g * 1.3);

                if(isR){
                    image.setIntColor(x, y, 255,0,0);
                } else if(isB){
                    image.setIntColor(x, y, 0,0,255);
                } else{
                    image.setIntColor(x, y, 255,255,255);
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new AmericanFlag();
    }
}
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

其他结果:

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  • 但你没有用“利比里亚国旗”来测试它......或者这是新的挑战？ (2认同)
  • 事实上他们有。让我用另一种方式来定义这种模式：水平或垂直方向上红色和白色之间的颜色交替。例如，旋转 45 度的旗帜同时具有垂直和水平条纹图案。如果你用一条与条纹不平行的线穿过美国国旗，你会看到红色和白色交替。但是，当这条线与条纹正交时，图案会更加强烈。是的，我合并了水平和垂直结果。 (2认同)

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图像处理:"可口可乐罐"识别的算法改进 1585
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