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Contour detection

Peponi │ 5/21/2025 │ 4m

C#
NugetPackageOpenCvSharp4ThresholdingEdge

1. Introduction

Contour는 이미지 내에서 비슷한 픽셀 값을 가지는 영역의 경계선을 의미한다. 즉, edge가 연결되어 하나의 도형을 이루는 형태로 Contour detection은 이 영역을 찾아내는 기술을 뜻한다. Contour detection을 통해 이미지 상 객체의 전반적인 형태, 구조를 이해할 수 있으며 의료, 공장 자동화, 자율 주행 등에 활용할 수 있다.

Contour detection을 수행할 때는 binary 이미지를 활용한다. 간단하게 contour를 검출할 수 있는 경우에는 일반적인 thresholding 과정을 거친 이미지를 사용하기도 하지만, 경우에 따라 edge detection 이미지를 input 이미지로 활용하여 검출 정확도를 높이기도 한다.

이 문서에서는 두 가지 경우에 대한 예시와 함께 윤곽선 탐색 및 근사 방법 설정에 대해 알아본다.

실습에 사용할 이미지는 다음과 같다.

Image by liuen123 from Pixabay

2. Binary image

thresholdThreshold
contoursContours

Contour detection을 수행하기 위한 전처리는 주로 adaptive thresholding이 사용되며, 이미지의 특성에 따라 적절한 thresholding 처리가 필요하다. 이 섹션에서는 Otsu의 이진화 방법을 적용한 이미지를 이용하여 contour detection을 수행하는 예시를 보여준다.

private void FindContours(Mat image)
{
    using var grayscale = image.CvtColor(ColorConversionCodes.BGR2GRAY);
    using var threshold = grayscale.Threshold(-1, 255, ThresholdTypes.Binary | ThresholdTypes.Otsu);
 
    // Contour detection
    threshold.FindContours(out var contours, out var hierarchy, RetrievalModes.List, ContourApproximationModes.ApproxTC89KCOS);
 
    using var contoursImage = image.Clone();
 
    contoursImage.DrawContours(contours, -1, Scalar.LightGreen);
 
    Cv2.ImShow("Threshold", threshold);
    Cv2.ImShow("Contours", contoursImage);
}

Mat.FindContours()를 호출할 때 사용하는 RetrievalModes, ContourApproximationModes에 대해서는 다음 표를 참조한다.

RetrievalModesDetails
ExternalRetrieves only the extreme outer contours. It sets hierarchy[i][2]=hierarchy[i][3]=−1hierarchy[i][2]=hierarchy[i][3]=-1 for all the contours
ListRetrieves all of the contours without establishing any hierarchical relationships
CCompRetrieves all of the contours and organizes them into a two-level hierarchy. At the top level, there are external boundaries of the components. At the second level, there are boundaries of the holes. If there is another contour inside a hole of a connected component, it is still put at the top level
TreeRetrieves all of the contours and reconstructs a full hierarchy of nested contours
FloodFill
ContourApproximationModesDetails
ApproxNoneTranslate all the points from the chain code into points
ApproxSimpleCompress horizontal, vertical, and diagonal segments, that is, the function leaves only their ending points
ApproxTC89L1Apply one of the flavors of Teh-Chin chain approximation algorithm
ApproxTC89KCOSApply one of the flavors of Teh-Chin chain approximation algorithm

3. Edge image

canny edgeCanny edge
contours with cannyContours with Canny

앞선 thresholding 방법에서는 차량의 색상에 따라 검출 정확도가 달라지는 경향이 있었다. 이 섹션에서는 contour detection의 정확도를 높이기 위해 edge detection 이미지를 이용하여 검출을 수행하는 예시를 보여준다.

private void FindContoursWithCanny(Mat image)
{
    using var grayscale = image.CvtColor(ColorConversionCodes.BGR2GRAY);
    using var canny = grayscale.Canny(250, 500);
 
    // Contour detection
    canny.FindContours(out var contours, out var hierarchy, RetrievalModes.List, ContourApproximationModes.ApproxTC89KCOS);
 
    using var contoursImage = image.Clone();
 
    contoursImage.DrawContours(contours, -1, Scalar.LightGreen);
 
    Cv2.ImShow("Canny", canny);
    Cv2.ImShow("Contours with Canny", contoursImage);
}

4. 참조 자료