理論

在前面的關(guān)于輪廓的幾節(jié)里，我們介紹了輪廓相關(guān)的一些函數(shù)。但當(dāng)我們用cv2.findContours()函數(shù)來找輪廓的時(shí)候，我們傳入了一個(gè)參數(shù)，Contour Retrieval Mode。我們一般傳的是cv2.RETR_LIST或者cv2.RETR_TREE這樣就可以了。但是這個(gè)參數(shù)實(shí)際是什么意思呢？

并且在輸出時(shí)我們得到了三個(gè)數(shù)組，第一個(gè)是圖像，第二個(gè)是我們的輪廓，第三個(gè)輸出名字是hierarchy。但是我們一直沒用這個(gè)。

什么是層級(jí)?

一般來說我們用cv2.findContours()函數(shù)來檢測(cè)圖像里的目標(biāo)，有時(shí)候目標(biāo)在不同的地方，但是在有些情況下，有些圖形在別的圖形里面，就像圖形嵌套，在這種情況下，我們把外面那層圖形叫做parent，里面的叫child。這樣圖形里的輪廓之間就有了關(guān)系。我們可以指定一個(gè)輪廓和其他之間的是如何連接的，這種關(guān)系就是層級(jí)。

看下面的例子：

在這個(gè)圖像里，不同的圖形我標(biāo)注了0-5，2和2a表示了最外層盒子的外部和內(nèi)部輪廓。

這里輪廓0,1,2是外部的。我們可以說他們是hierarchy-0,或者他們是同層級(jí)的。

接下來是contour-2a，可以認(rèn)為是輪廓-2的孩子，或者反過來，contour-2是contour-2a的父親，所以它在hierarchy-1里。類似的contour-3是contour-2的孩子，在下一層級(jí)。最后contour4,5是contour-3a的孩子，它們?cè)谧詈蟮膶蛹?jí)。

OpenCV里的層級(jí)表示

每個(gè)輪廓有他自己的關(guān)于層級(jí)的信息，誰是他的孩子，誰是他的父親等。OpenCV用一個(gè)包含四個(gè)值得數(shù)組來表示：[Next, Previous, First_Child, Parent]

"Next表明同一層級(jí)的下一個(gè)輪廓"

比如，在我們的圖片里的contour-0，水上hi他相同層級(jí)的下一個(gè)輪廓？是contour-1，所以Next=1，對(duì)于Contour-1，下一個(gè)是contour-2，所以Next=2

那對(duì)于contour-2呢？沒有同層級(jí)的下一個(gè)輪廓，所以Next=-1。那么對(duì)于contour-4呢？同層級(jí)的下一個(gè)是contour-5，所以下一個(gè)輪廓是contour-5.Next=5

"Previous指同層級(jí)的前一個(gè)輪廓"

和上面一樣，contour-1的前一個(gè)是contour-0.contour-2的前一個(gè)contour-1.對(duì)于contour-0沒有前序，所以-1

"First_Child指它的第一個(gè)孩子輪廓"

不用解釋，對(duì)于contour-2,孩子是contour-2a，所以這里是contour-2a的索引，contour-3a有兩個(gè)孩子，但我們只取第一個(gè)，是contour-4，所以First_Child=4.

"Parent指它的父輪廓索引"

和First_Child相反，contour-4和contour-5的parent都是contour-3a,對(duì)于contour-3a，是contour-3

注意：
如果沒有孩子或者父親，就為-1

我們知道了層級(jí)，現(xiàn)在來看OpenCV里的輪廓獲取模式，四個(gè)標(biāo)志cv2.RETR_LIST, cv2.RETR_TREE, cv2.RETR_CCOMP, cv2.RETR_EXTERNAL表示啥？

輪廓獲取模式

1.RETR_LIST

這是最簡單的一個(gè)，它獲取所有輪廓，但是不建立父子關(guān)系，他們都是一個(gè)層級(jí)。

所以，層級(jí)屬性第三個(gè)和第四個(gè)字段（父子）都是-1，但是Next和Previous還是有對(duì)應(yīng)值。

下面是結(jié)果，每行是對(duì)應(yīng)輪廓的層級(jí)信息。

>>> hierarchy

array([[[ 1, -1, -1, -1],
[ 2,? 0, -1, -1],
[ 3,? 1, -1, -1],
[ 4,? 2, -1, -1],
[ 5,? 3, -1, -1],
[ 6,? 4, -1, -1],
[ 7,? 5, -1, -1],
[-1,? 6, -1, -1]]])

2.RETR_EXTERNAL

如果用這個(gè)模式，它返回最外層的。所有孩子輪廓都不要，我們可以說在這種情況下，只有家族里最老的會(huì)被照顧，其他都不管。

所以在我們的圖像里，有多少最外層的輪廓呢，有3個(gè)，contours 0,1,2

>>>hierarchy
array([[[ 1, -1, -1, -1],
[ 2,? 0, -1, -1],
[-1,? 1, -1, -1]]])

3.RETR_CCOMP

這個(gè)模式獲取所有輪廓并且把他們組織到一個(gè)2層結(jié)構(gòu)里，對(duì)象的輪廓外邊界在等級(jí)1里，輪廓內(nèi)沿（如果有的話）放在層級(jí)2里。如果別的對(duì)象在它里面，里面的對(duì)象輪廓還是放在層級(jí)1里，它的內(nèi)沿在層級(jí)2.

看下面的例子，輪廓的順序?yàn)榧t色，他們的層級(jí)是綠色，

看第一個(gè)輪廓，contour-0，他的層級(jí)是1，他有兩個(gè)洞，contours1和2，他們都屬于層級(jí)2，所以對(duì)于contour-0,Next是contour-3，沒有前序，他的第一個(gè)孩子是contour-1，沒有parent，所以層級(jí)數(shù)組是[3,-1,1,-1]

看contour-1，他在層級(jí)2里，Next是contour-2，沒有前序，沒有孩子，parent是contour-0，所以數(shù)組是[2,-1,-1,0]

同樣對(duì)于contour-2，也在層級(jí)2里，沒有next，前序是contour-1，沒有孩子，parent是contour-0，所以[-1,1,-1,0]。

contour-3：next是contour-5，Previous是contour-0，Child是contour-4，沒有parent，所以[5,0,4,-1]

contour-4:在層級(jí)2里，沒有兄弟，所以沒有Next，沒有Previous，沒有孩子，parent是contour-3，[-1,-1,-1,3]

>>> hierarchy
array([[[ 3, -1,? 1, -1],
[ 2, -1, -1,? 0],
[-1,? 1, -1,? 0],
[ 5,? 0,? 4, -1],
[-1, -1, -1,? 3],
[ 7,? 3,? 6, -1],
[-1, -1, -1,? 5],
[ 8,? 5, -1, -1],
[-1,? 7, -1, -1]]])

4.RETR_TREE

最后，Mr.Perfect。它取回所有的輪廓并且創(chuàng)建完整的家族層級(jí)列表，它甚至能告訴你誰是祖父，父親，兒子，孫子。。

比如把上面的圖形用cv2.RETR_TREE，

對(duì)于contour-0:層級(jí)是0，Next是contour-7，沒有previous，孩子是contour-1，沒有parent，所以[7,-1,1,-1]

contour-1:在層級(jí)1里，沒有同級(jí)的其他輪廓，沒有previous，孩子是contour-2，所以[-1,-1,2,0]

>>> hierarchy
array([[[ 7, -1,? 1, -1],
[-1, -1,? 2,? 0],
[-1, -1,? 3,? 1],
[-1, -1,? 4,? 2],
[-1, -1,? 5,? 3],
[ 6, -1, -1,? 4],
[-1,? 5, -1,? 4],
[ 8,? 0, -1, -1],
[-1,? 7, -1, -1]]])

OpenCV里的直方圖