计算机视觉第八课：形状识别（自动认出 圆形、方形、三角形）

电脑自动看轮廓，告诉你这是圆形、矩形还是三角形！

一、代码示例

import cv2
import numpy as np

# 1. 读取图片
img = cv2.imread("test.jpg")

# 2. 预处理：灰度 + 二值化（形状检测用二值化效果最好）
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
# 二值化：把图片变成纯黑纯白，让形状边缘超级清晰
_, thresh = cv2.threshold(gray, 127, 255, cv2.THRESH_BINARY)

# 3. 找轮廓
contours, _ = cv2.findContours(thresh, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

# 4. 遍历每个轮廓，判断形状（核心！）
for cnt in contours:
    area = cv2.contourArea(cnt)
    if area < 300:  # 过滤小噪点
        continue
        
    # 核心函数：多边形逼近
    # 把轮廓近似成简单的多边形（比如三角形3条边，矩形4条边）
    epsilon = 0.04 * cv2.arcLength(cnt, True)
    approx = cv2.approxPolyDP(cnt, epsilon, True)
    
    # 获取坐标，用来画框和写字
    x, y, w, h = cv2.boundingRect(cnt)
    
    # 判断形状：看逼近出来有几个角！
    sides = len(approx)
    
    if sides == 3:
        shape = "Triangle"  # 3个角 = 三角形
        color = (0,255,255) # 黄色
    elif sides == 4:
        shape = "Rectangle" # 4个角 = 矩形
        color = (0,255,0)   # 绿色
    else:
        shape = "Circle"    # 很多个角 = 圆形
        color = (0,0,255)   # 红色
    
    # 画框 + 写字
    cv2.rectangle(img, (x,y), (x+w,y+h), color, 2)
    cv2.putText(img, shape, (x, y-10), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.6, color, 2)

# 显示结果
cv2.imshow("Shape Detection", img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

二、代码解析与原理

1. 二值化

# 二值化：把图片变成纯黑纯白，让形状边缘超级清晰
_, thresh = cv2.threshold(gray, 127, 255, cv2.THRESH_BINARY)

灰度图：0~255，有黑白灰渐变

二值图：只有 0 和 255，纯黑 + 纯白，没有灰色！

灰度图（0-255）
→ 设定一个阈值（比如127）
→ 大于127 → 变白（255）
→ 小于127 → 变黑（0）

2. 识别形状

approx = cv2.approxPolyDP(cnt, epsilon, True)

它的作用只有一个：把复杂曲线 → 简化成直线段组成的形状

1）cnt

需要简化的原始轮廓

2）epsilon（最关键！）

简化的 "误差允许范围"

• 数字越大 → 简化越狠，形状越方
• 数字越小 → 越接近原来的曲线

epsilon = 0.04 * cv2.arcLength(cnt, True) #按轮廓周长的 4% 作为允许误差

3）True

表示轮廓是闭合的（有起点有终点，围成一圈）→ 永远写 True！

返回：approx 返回的是：形状的所有 "角点" 坐标（一组点的集合）

比如：(10,20), (50,60), (30,80)

通过：len(approx)可以得到角点个数

三、运行效果