Играем в GTA V c Python. Часть V: алгоритм Хафа

Предыдущая статья — Играем в GTA V c Python. Часть IV: поиск дорожной разметки.

В данной статье мы собираемся для поиска линий включить в наш код алгоритм Хафа из библиотеки OpenCV. Наш код на данный момент имеет следующий вид:

import time
from directkeys import ReleaseKey, PressKey, W, A, S, D
import pyautogui


def roi(img, vertices):
    mask = np.zeros_like(img)
    cv2.fillPoly(mask, vertices, 255)
    masked = cv2.bitwise_and(img, mask)
    return masked

def process_img(original_image):
    processed_img = cv2.cvtColor(original_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    processed_img = cv2.Canny(processed_img, threshold1=200, threshold2=300)
    vertices = np.array([[10,500],[10,300], [300,200], [500,200], [800,300], [800,500]], np.int32)
    processed_img = roi(processed_img, [vertices])
    return processed_img


def main():
    last_time = time.time()
    while(True):
        screen =  np.array(ImageGrab.grab(bbox=(0,40, 800, 640)))
        new_screen = process_img(screen)
        print('Loop took {} seconds'.format(time.time()-last_time))
        last_time = time.time()
        cv2.imshow('window', new_screen)
        #cv2.imshow('window2', cv2.cvtColor(screen, cv2.COLOR_BGR2RGB))
        if cv2.waitKey(25) & 0xFF == ord('q'):
            cv2.destroyAllWindows()
            break 

Далее мы собираемся использовать алгоритм HoughLinesP из библиотеки OpenCV, который находит линии на основе нескольких параметров. Мы добавим его в нашу функцию образа:

def process_img(original_image):
    processed_img = cv2.cvtColor(original_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    processed_img = cv2.Canny(processed_img, threshold1=200, threshold2=300)
    
    vertices = np.array([[10,500],[10,300],[300,200],[500,200],[800,300],[800,500],
                         ], np.int32)
    processed_img = roi(processed_img, [vertices])


    # more info: http://docs.opencv.org/3.0-beta/doc/py_tutorials/py_imgproc/py_houghlines/py_houghlines.html
    #                          edges       rho   theta   thresh         # min length, max gap:        
    lines = cv2.HoughLinesP(processed_img, 1, np.pi/180, 180,      20,         15)
    draw_lines(processed_img,lines)
    return processed_img

У нас пока еще нет функции «draw_lines» (отрисовка линий), давайте исправим это:

def draw_lines(img,lines):
    for line in lines:
        coords = line[0]
        cv2.line(img, (coords[0], coords[1]), (coords[2], coords[3]), [255,255,255], 3) 

Все достаточно просто, эта функция просто рисует линии несколько толще там, где кажется, что они должны бы быть. Полный код к этому моменту имеет следующий вид:

import numpy as np
from PIL import ImageGrab
import cv2
import time
from directkeys import ReleaseKey, PressKey, W, A, S, D 


def draw_lines(img,lines):
    for line in lines:
        coords = line[0]
        cv2.line(img, (coords[0], coords[1]), (coords[2], coords[3]), [255,255,255], 3)


def process_img(original_image):
    processed_img = cv2.cvtColor(original_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    processed_img = cv2.Canny(processed_img, threshold1=200, threshold2=300)
    vertices = np.array([[10,500],[10,300],[300,200],[500,200],[800,300],[800,500],
                         ], np.int32)
    processed_img = roi(processed_img, [vertices])

    # more info: http://docs.opencv.org/3.0-beta/doc/py_tutorials/py_imgproc/py_houghlines/py_houghlines.html
    #                          edges       rho   theta   thresh         # min length, max gap:        
    lines = cv2.HoughLinesP(processed_img, 1, np.pi/180, 180,      20,         15)
    draw_lines(processed_img,lines)
    return processed_img


def roi(img, vertices):
    #blank mask:
    mask = np.zeros_like(img)
    # fill the mask
    cv2.fillPoly(mask, vertices, 255)
    # now only show the area that is the mask
    masked = cv2.bitwise_and(img, mask)
    return masked


def main():
    last_time = time.time()
    while(True):
        screen =  np.array(ImageGrab.grab(bbox=(0,40, 800, 640)))
        new_screen = process_img(screen)
        print('Loop took {} seconds'.format(time.time()-last_time))
        last_time = time.time()
        cv2.imshow('window', new_screen)
        #cv2.imshow('window2', cv2.cvtColor(screen, cv2.COLOR_BGR2RGB))
        if cv2.waitKey(25) & 0xFF == ord('q'):
            cv2.destroyAllWindows()
            break 

Запустив его, мы получим то-то вроде этого:

Image(filename='lines-detected.png')
алгоритм Хафа, Играем в GTA V c Python. Часть V: алгоритм Хафа

Хмм, так себе линии, если честно. Это происходит из-за разного рода помех. Давайте сгладим наше изображение и поищем линии заново. Для этого будем использовать фильтр Гаусса cv2.GaussianBlur:

def process_img(original_image):
    processed_img = cv2.cvtColor(original_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    processed_img = cv2.Canny(processed_img, threshold1=200, threshold2=300)
    vertices = np.array([[10,500],[10,300],[300,200],[500,200],[800,300],[800,500],
                         ], np.int32)

    processed_img = cv2.GaussianBlur(processed_img,(5,5),0)
    processed_img = roi(processed_img, [vertices])

    # more info: http://docs.opencv.org/3.0-beta/doc/py_tutorials/py_imgproc/py_houghlines/py_houghlines.html
    #                          edges       rho   theta   thresh         # min length, max gap:        
    lines = cv2.HoughLinesP(processed_img, 1, np.pi/180, 180,      20,         15)
    draw_lines(processed_img,lines)
    return processed_img 
Image(filename='blurred-and-lines-detected.jpg')
алгоритм Хафа, Играем в GTA V c Python. Часть V: алгоритм Хафа

Итак, мы сделали это! Самые длинные и наиболее доминантные линии это определенно линии дорожной разметки.

Следующая статья — Играем в GTA V c Python. Часть VI: определяем линии разметки для нашего беспилотного автомобиля.