ハフ変換によって検出した2つの円の中心間距離

Question

前提・実現したいこと

ハフ変換で円検出を行っています。
最終的に実現したいことは、検出した2つの円の中心間の距離の算出です。
そのために円の座標情報を得たいです。

print (circles)

で返される値は円の中心座標と円の直径？を示しているという認識でよろしいでしょうか？

また、円の中心間の距離を算出する方法もあわせて教えていただけますと幸いです。

該当のソースコード

import cv2
import numpy as np

img = cv2.imread('C:/Users/ito/Anaconda3/envs/Sample/pic/testimg/IMG_0634.jpg', 0)
img = cv2.medianBlur(img, 5)
cimg = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_GRAY2BGR)

circles = cv2.HoughCircles(img, cv2.HOUGH_GRADIENT, 1, 30, param1=50, param2=30, minRadius=0, maxRadius=0)

circles = np.uint16(np.around(circles))
for i in circles[0,:]:
    cv2.circle(cimg, (i[0], i[1]), i[2], (0,255,0), 2)
    cv2.circle(cimg, (i[0], i[1]), 2, (0,0,255), 3)
    
    
print(circles)

cv2.imshow('detected circles', cimg)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows
cv2.imwrite('C:/Users/ito/Anaconda3/envs/Sample/pic/result/Hough_sample01.jpg', cimg)

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

windows7 professional
python3.6.5
opencv3.3.1

Answer 1

N 個の円が検出された場合、2つの円の中心間の距離ということは、combination(N, 2) 通りの組み合わせが考えられます。
このように「複数の点同士の距離を調べる」という場合、「距離行列」を考えましょう。
距離行列については 過去の回答 を参考にしてください。

cv2.HoughCircles() は (1, NumCircles, 3) の numpy 配列を返し、各要素は (円の中心 x 座標、円の中心 y 座標、円の半径) を表すことに留意すると、以下のようになります。

サンプルコード

円を検出する。

使用した画像

import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

img = cv2.imread('test.png')
img = cv2.medianBlur(img, 5)
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

circles = cv2.HoughCircles(
    gray, cv2.HOUGH_GRADIENT, 1, 30, param1=50, param2=30, minRadius=0, maxRadius=0)
print(circles.shape)  # (1, 4, 3)
circles = circles[0]  # (1, NumCircles, 3) -> (NumCircles, 3)

# 検出された円を描画
for x, y, radius in circles:
    cv2.circle(img, (x, y), radius, (0, 255, 0), 2)  # 弧
    cv2.circle(img, (x, y), 2, (0, 0, 255), -1)  # 中心
plt.imshow(img)
plt.show()

距離行列を作成する。

# 円の中心同士の距離行列作成
centers = circles[:, :2]
dist_matrix = np.linalg.norm(centers[:, np.newaxis] - centers, axis=-1)
print(dist_matrix)
# [[  0.       127.40487  107.200745 243.3105  ]
#  [127.40487    0.       111.8034   116.51609 ]
#  [107.200745 111.8034     0.       196.86543 ]
#  [243.3105   116.51609  196.86543    0.      ]]

for i, j in zip(*np.triu_indices(len(centers), k=1)):
    print('円 {} の中心と円 {} の中心の距離: {:.2f}'.format(i, j, dist_matrix[i, j]))

円 0 の中心と円 1 の中心の距離: 127.40
円 0 の中心と円 2 の中心の距離: 107.20
円 0 の中心と円 3 の中心の距離: 243.31
円 1 の中心と円 2 の中心の距離: 111.80
円 1 の中心と円 3 の中心の距離: 116.52
円 2 の中心と円 3 の中心の距離: 196.87

Comments

[Taka11]

ご回答いただきありがとうございます！
試してみたところ、以下のようなエラーが出てしまうのですが、、

IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-12-023872d1b40c> in <module>()
8
9 for i, j in zip(*np.triu_indices(4, k=1)):
---> 10 print('円 {} の中心と円 {} の中心の距離: {:.2f}'.format(i, j, dist_matrix[i, j]))
11
12

IndexError: index 2 is out of bounds for axis 1 with size 2

[Taka11]

これはどういうことなのでしょうか、、？

[tiitoi]

すいません。検出された円の個数がハードコーディングされていたので、修正しました。

```
for i, j in zip(*np.triu_indices(4, k=1)):
```
↓
```
for i, j in zip(*np.triu_indices(len(centers), k=1)):
```

これでどうでしょうか？

[Taka11]

丁寧にありがとうございます！
できました！ありがとうございます！