OpenCV Java로 이미지 속 객체 주변에 타원 피팅하는 방법

OpenCV에서는 org.opencv.imgproc.Imgproc 클래스가 제공하는 fitEllipse() 메서드를 사용해 도형 위에 타원을 피팅(fit)할 수 있습니다. 이 메서드는 MatOfPoint2f 객체를 인자로 받아, 주어진 점들의 집합에 가장 잘 맞는 타원을 계산한 뒤 그 결과를 RotatedRect 객체로 반환합니다.

이 기능을 활용하면 이미지 속에서 감지된 객체들 주변에 타원을 그릴 수 있습니다. 전체 작업 흐름은 다음과 같습니다.

• Imgcodecs 클래스의 imread() 메서드로 이미지를 불러옵니다.
• Imgproc 클래스의 cvtColor() 메서드로 이미지를 그레이스케일로 변환합니다.
• Imgproc 클래스의 threshold() 메서드로 그레이 이미지를 이진(binary) 이미지로 변환합니다.
• Imgproc 클래스의 findContours() 메서드로 이미지에서 윤곽선(contour)을 추출합니다.
• 각 윤곽선을 MatOfPoint2f 형태로 변환해 fitEllipse() 메서드에 전달하고, 그 결과로 RotatedRect 객체를 얻습니다.
• 마지막으로 ellipse() 메서드를 사용해 감지된 도형들 주변에 타원을 그려줍니다.

참고: 타원을 정상적으로 피팅하려면 대상 객체의 윤곽선이 최소 5개 이상의 점을 포함해야 합니다.

예제 코드

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.core.MatOfPoint;
import org.opencv.core.MatOfPoint2f;
import org.opencv.core.RotatedRect;
import org.opencv.core.Scalar;
import org.opencv.highgui.HighGui;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;

public class FitEllipseExample {
   public static void main(String args[]) throws Exception {
      // OpenCV 네이티브 라이브러리 로드
      System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);
      // 이미지 파일 읽기
      String file = "D:\\Images\\javafx_graphical.jpg";
      Mat src = Imgcodecs.imread(file);
      // 원본 이미지를 그레이스케일로 변환한 뒤 이진화
      Mat gray = new Mat(src.rows(), src.cols(), src.type());
      Imgproc.cvtColor(src, gray, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY);
      Mat binary = new Mat(src.rows(), src.cols(), src.type(), new Scalar(0));
      Imgproc.threshold(gray, binary, 100, 255, Imgproc.THRESH_BINARY_INV);
      // 윤곽선 검출
      List<MatOfPoint> contours = new ArrayList<>();
      Mat hierarchy = new Mat();
      Imgproc.findContours(binary, contours, hierarchy, Imgproc.RETR_TREE,
            Imgproc.CHAIN_APPROX_SIMPLE);
      // 각 윤곽선에 타원을 피팅하고 그리기
      RotatedRect[] rec = new RotatedRect[contours.size()];
      for (int i = 0; i < contours.size(); i++) {
         rec[i] = new RotatedRect();
         if (contours.get(i).rows() > 5) {
            rec[i] = Imgproc.fitEllipse(new MatOfPoint2f(contours.get(i).toArray()));
         }
         Scalar color_elli = new Scalar(190, 0, 0);
         Imgproc.ellipse(src, rec[i], color_elli, 5);
      }
      HighGui.imshow("Contours operation", src);
      HighGui.waitKey();
   }
}

코드 핵심 포인트

• THRESH_BINARY_INV 옵션을 사용해 배경은 검정, 객체는 흰색으로 반전 이진화하여 윤곽선 검출이 쉽도록 만듭니다.
• RETR_TREE 모드는 모든 윤곽선의 계층 구조까지 가져오며, CHAIN_APPROX_SIMPLE은 불필요한 점을 압축해 메모리를 절약합니다.
• 윤곽선의 점 개수가 5개를 초과하는 경우에만 fitEllipse()를 호출해 오류를 방지합니다.
• ellipse() 메서드의 마지막 인자인 선 두께 값(여기서는 5)을 조절해 타원의 굵기를 변경할 수 있습니다.

입력 이미지

출력 결과