【Python】画像の凸性欠陥検出におけるエラー【OpenCV/NumPy】

Question

OpenCVで画像の凸性欠陥を取得したい

↓ こちらのサイトを参考に、画像の凸性欠陥を得るコードを書いてみましたが、エラーが発生してしまいます。

輪郭に関するいろいろな関数

エラー内容もよくわからず、何をどうすればいいのやら困っています。
お詳しい方、ご回答よろしくお願いします。

発生している問題・エラーメッセージ

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
cv2.error: OpenCV(4.4.0) C:\Users\appveyor\AppData\Local\Temp\1\pip-req-build-n4ekh6o5\opencv\modules\imgproc\src\convhull.cpp:360: error: (-5:Bad argument) The convex hull indices are not monotonous, which can be in the case when the input contour contains self-intersections in function 'cv::convexityDefects'

該当のソースコード

import cv2
import numpy as np

img = cv2.imread("sample.jpg")
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
canny = cv2.Canny(gray, 200, 400)   # <-- 輪郭のみに変換

# 凸性欠陥検出
ret, thresh = cv2.threshold(canny, 127, 255, 0)
contours, hierarchy= cv2.findContours(thresh.copy(),cv2.RETR_TREE,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
cnt = contours[0]
hull = cv2.convexHull(cnt, returnPoints = False)
defects = cv2.convexityDefects(cnt, hull)    # <-- エラー箇所

===追記===
コード中のcannyが下の画像です。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Windows10
Python 3.8.3
OpenCV 4.4.0.40
NumPy 1.19.1

Comments

[tiitoi]

適当な画像で試しましたが、エラーが再現しません。
使用した画像を質問欄に貼ってください

[yureighost]

こちらも試しましたけど、使う画像次第ですね。
参考にされているサイトの画像Aとかを使うとエラーが出力されません。

[netz-eng]

目に留めていただき、ありがとうございます。
お二方の仰る通り、検出に用いた画像を質問に添付しました。

Answer 1

The convex hull indices are not monotonous, which can be in the case when the input contour contains self-intersections in function 'cv::convexityDefects'

エラーに書いてあるとおりではないでしょうか。
∞ のように内部に交差を持つ輪郭は判定できないというエラーです。

追記

貼っていただいた画像をグレースケールで読み込んで、そのあとの処理を質問記載の通り行ってもエラーになる現象が再現しません。

import cv2
import numpy as np

canny = cv2.imread("sample.jpg", cv2.IMREAD_GRAYSCALE)

# 凸性欠陥検出
ret, thresh = cv2.threshold(canny, 127, 255, 0)

contours, hierarchy = cv2.findContours(
    thresh.copy(), cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE
)

cnt = contours[0]
hull = cv2.convexHull(cnt, returnPoints=False)
defects = cv2.convexityDefects(cnt, hull)

Comments

[netz-eng]

ご回答ありがとうございます。

他の方からの修正依頼を受けて、質問文に検出に用いた画像を添付しました。
エラーの内容を解説していただき、助かります。ただ、内部に交差がある画像ではないので、謎ですね……

[tiitoi]

貼っていただいた画像で試しましたが、エラーが再現しないです。

試した OpenCV のバージョン
!pip list | grep opencv
# opencv-contrib-python 4.2.0.34

[tiitoi]

canny した結果画像で白線が一部切れてしまっているなどの要因も考えられるので、findContours() に投げる前にモルフォロジー演算で白線を太くしてはどうでしょうか

[netz-eng]

ご提案いただいた通り、白線を太くすることでエラーを回避できました！

```Python
import cv2
import numpy as np

# 線を太くする
img = cv2.imread(r"C:\Users\~~~\sample.jpg", 0)
kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)
dilation = cv2.dilate(img, kernel, iterations = 1)

# 凸性欠陥検出
ret, thresh = cv2.threshold(dilation, 127, 255, 0)
contours, hierarchy= cv2.findContours(thresh.copy(),cv2.RETR_TREE,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
cnt = contours[0]
hull = cv2.convexHull(cnt, returnPoints = False)
defects = cv2.convexityDefects(cnt, hull)

# 検出結果を画像に反映
img2 = cv2.imread(r"C:\Users\~~~\sample.jpg")
for i in range(defects.shape[0]):
s, e, f, d = defects[i, 0]
start = tuple(cnt[s][0])
end = tuple(cnt[e][0])
far = tuple(cnt[f][0])
cv2.line(img2, start, end, [0, 255, 0], 2)
cv2.circle(img2, far, 5, [0, 0, 255], -1)

cv2.imshow("result", img2)
cv2.waitKey(0)

```
線を太くする部分は、こちらを参考にしました。
[OpenCVでのモルフォロジー変換（Morphological Transformations）の解説](http://data-analysis-stats.jp/2020/07/02/opencv%E3%81%A7%E3%81%AE%E3%83%A2%E3%83%AB%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%AD%E3%82%B8%E3%83%BC%E5%A4%89%E6%8F%9B%EF%BC%88morphological-transformations%EF%BC%89%E3%81%AE%E8%A7%A3%E8%AA%AC/)

本当に助かりました！
ありがとうございます。