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c#实现包裹扣面单的几种方式

马璞玉 2026-1-15 14:30:13
  无论是跨境电商还是制造业分拣设备,在包裹流转出入库的场景,为了保证包裹分拣计划和测量数据绑定真实性,经常会遇到面单扣取的需求,下面我就通过两种实现原理来实现这一功能。
    一:OpenCVSharp 通过面单轮廓/颜色/边缘等组合检测实现
    二:通过OCR识别面单内容,根据所有切割点坐标点最小外界矩形来定位面单位置(扣面单的场景需求是看清面单内容,当然想要扣取完整面单图片,可以添加面单尺寸,规则信息等维度计算或者直接用第三种方式)
    三:YOLO+Labelme标定工具,通过模型训练定位扣取(这个抽时间单独展开一篇解释)
方式一:OpencvSharp 通过轮廓/颜色/边缘检测
  这种方式对于包裹和面单颜色有明显差异的场景很友好,对于包裹颜色和面单颜色接近的效果一般(建议考虑第二种方式),虽然可以根据面单样式或者文字聚集密度等多重维度来组合分析,但是过于复杂,并且定制化程度很高,废话少说,先看看效果:
 
        原图:
  

 
    通过显示增强后的效果图:
       


废话少说,附上核心代码:
  1. staticvoidProcessSingleImage(string imagePath){if (!File.Exists(imagePath))    {        Console.WriteLine("文件不存在!");        Console.ReadKey();return;    }try    {        Console.WriteLine($"处理: {Path.GetFileName(imagePath)}");var stopwatch = Stopwatch.StartNew();// 检测面单var results = _detector.DetectLabels(imagePath);        stopwatch.Stop();        Console.WriteLine($"检测耗时: {stopwatch.ElapsedMilliseconds}ms");        Console.WriteLine($"找到 {results.Count} 个面单区域");if (results.Count == 0)        {            Console.WriteLine("未检测到面单!");            Console.ReadKey();return;        }// 显示结果foreach (var result in results)        {            Console.WriteLine($"- {result.DetectionMethod}: 置信度 {result.Confidence:F2}, " +$"位置 [{result.BoundingBox.X}, {result.BoundingBox.Y}, " +$"{result.BoundingBox.Width}, {result.BoundingBox.Height}]");        }// 创建输出目录var outputDir = _config.OutputDirectory;if (!Directory.Exists(outputDir))            Directory.CreateDirectory(outputDir);var baseName = Path.GetFileNameWithoutExtension(imagePath);// 保存可视化结果if (_config.SaveVisualized)        {using (var original = new Bitmap(imagePath))            {                Bitmap bitResult = ImageProcessor.DrawBoundingBoxesSafe(original, results);var visPath = Path.Combine(outputDir, $"{baseName}_detected.png");                ImageProcessor.SaveImage(bitResult, visPath);                Console.WriteLine($"可视化结果已保存: {visPath}");            }        }// 保存抠图结果 if (_config.SaveCropped)        {using (var mat = Cv2.ImRead(imagePath))            {for (int i = 0; i < results.Count; i++)                {var cropped = _detector.CropLabel(mat, results[i].BoundingBox);if (cropped != null)                    {// 图像增强                        _detector.EnhanceImage(ref cropped);var cropPath = Path.Combine(outputDir, $"{baseName}_label_{i + 1}.png");                        Console.WriteLine(cropped);                        ImageProcessor.SaveImage(cropped, cropPath);                        Console.WriteLine($"抠图已保存: {cropPath}");                        cropped.Dispose();                    }                }            }        }// 保存检测结果到JSON        SaveResultsToJson(results, Path.Combine(outputDir, $"{baseName}_results.json"));        Console.WriteLine("\n处理完成! 按任意键继续...");     }catch (Exception ex)    {        Console.WriteLine($"处理失败: {ex.Message}");    }}
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通过轮廓检测、颜色检测和边缘检测三种方式组合定位面单位置
  1. public List DetectLabels(string imagePath)    {var results = new List();using (var mat = Cv2.ImRead(imagePath, OpenCvSharp.ImreadModes.Color))        {if (mat.Empty())thrownew FileNotFoundException($"无法加载图像: {imagePath}");// 方法1: 轮廓检测var contourResults = DetectByContours(mat);            results.AddRange(contourResults);// 方法2: 颜色检测var colorResults = DetectByColor(mat);            results.AddRange(colorResults);// 方法3: 边缘检测var edgeResults = DetectByEdges(mat);            results.AddRange(edgeResults);        }// 合并和筛选结果return FilterResults(results);    }
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轮廓检测
  1. private List DetectByContours(OpenCvSharp.Mat src)    {var results = new List(); using (var gray = new OpenCvSharp.Mat())using (var binary = new OpenCvSharp.Mat())        {            Cv2.CvtColor(src, gray, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);// 二值化            Cv2.Threshold(gray, binary, 0, 255, ThresholdTypes.Binary | ThresholdTypes.Otsu);// 形态学操作var kernel = Cv2.GetStructuringElement(MorphShapes.Rect, new OpenCvSharp.Size(3, 3));            Cv2.MorphologyEx(binary, binary, MorphTypes.Close, kernel);// 查找轮廓            Cv2.FindContours(binary, outvar contours, outvar hierarchy,                RetrievalModes.External, ContourApproximationModes.ApproxSimple);foreach (var contour in contours)            {var area = Cv2.ContourArea(contour); if (area < _minArea || area > _maxArea)continue;                Console.WriteLine($"面积:{area}");var rect = Cv2.BoundingRect(contour);// 计算宽高比var aspectRatio = (double)rect.Width / rect.Height;// 面单通常为矩形,宽高比在一定范围内if (aspectRatio > 0.5 && aspectRatio < 3.0)                {// 计算矩形度var rectArea = rect.Width * rect.Height;var rectangularity = area / rectArea;Console.WriteLine(rectangularity);if (rectangularity > 0.55)                    {                        results.Add(new DetectionResult                        {                            BoundingBox = rect.ToRectangle(),                            Confidence = rectangularity,                            DetectionMethod = "Contour"                        });                    }                }            }        }return results;    }
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2.颜色检测
  1. private List DetectByColor(OpenCvSharp.Mat src)    {var results = new List();using (var hsv = new OpenCvSharp.Mat())using (var mask = new OpenCvSharp.Mat())        {// 转换到HSV色彩空间            Cv2.CvtColor(src, hsv, ColorConversionCodes.BGR2HSV);// 定义白色/浅色范围var lowerWhite1 = new Scalar(0, 0, 200);var upperWhite1 = new Scalar(180, 30, 255);var lowerWhite2 = new Scalar(0, 0, 180);var upperWhite2 = new Scalar(180, 80, 255);using (var mask1 = new OpenCvSharp.Mat())using (var mask2 = new OpenCvSharp.Mat())            {                Cv2.InRange(hsv, lowerWhite1, upperWhite1, mask1);                Cv2.InRange(hsv, lowerWhite2, upperWhite2, mask2);                Cv2.BitwiseOr(mask1, mask2, mask);            }// 形态学操作var kernel = Cv2.GetStructuringElement(MorphShapes.Rect, new OpenCvSharp.Size(5, 5));            Cv2.MorphologyEx(mask, mask, MorphTypes.Close, kernel);            Cv2.MorphologyEx(mask, mask, MorphTypes.Open, kernel);// 查找轮廓            Cv2.FindContours(mask, outvar contours, outvar hierarchy,                RetrievalModes.External, ContourApproximationModes.ApproxSimple);foreach (var contour in contours)            {var area = Cv2.ContourArea(contour);if (area < _minArea || area > _maxArea)continue;var rect = Cv2.BoundingRect(contour);// 计算颜色均匀度var uniformity = CalculateColorUniformity(src, rect);if (uniformity > _confidenceThreshold)                {                    results.Add(new DetectionResult                    {                        BoundingBox = rect.ToRectangle(),                        Confidence = uniformity,                        DetectionMethod = "Color"                    });                }            }        }return results;    }3.边缘检测private List DetectByEdges(OpenCvSharp.Mat src)    {var results = new List();using (var gray = new OpenCvSharp.Mat())using (var edges = new OpenCvSharp.Mat())        {            Cv2.CvtColor(src, gray, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);// 降噪            Cv2.GaussianBlur(gray, gray, new OpenCvSharp.Size(5, 5), 1.5);// 边缘检测            Cv2.Canny(gray, edges, 50, 150);// 膨胀var kernel = Cv2.GetStructuringElement(MorphShapes.Rect, new OpenCvSharp.Size(3, 3));            Cv2.Dilate(edges, edges, kernel, iterations: 2);// 查找轮廓            Cv2.FindContours(edges, outvar contours, outvar hierarchy,                RetrievalModes.External, ContourApproximationModes.ApproxSimple);foreach (var contour in contours)            {var area = Cv2.ContourArea(contour);if (area < _minArea || area > _maxArea)continue;var rect = Cv2.BoundingRect(contour);// 计算边缘密度using (var roi = new OpenCvSharp.Mat(edges, rect))                {var totalPixels = roi.Rows * roi.Cols;var edgePixels = Cv2.CountNonZero(roi);var edgeDensity = (double)edgePixels / totalPixels;if (edgeDensity > 0.1 && rect.Width > 100 && rect.Height > 100)                    {                        results.Add(new DetectionResult                        {                            BoundingBox = rect.ToRectangle(),                            Confidence = edgeDensity,                            DetectionMethod = "Edge"                        });                    }                }            }        }return results;    }
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方式二:通过OCR识别面单内容,根据所有切割点坐标点最小外界矩形来定位面单位置
    OCR基础模型用的是SVTR-LCNet这个架构的网络模型,论文是公开的,我们在这个基础上做的复现与调优。话不多说,先看效果
    相机拍照原始包裹图片
    

 
        OCR识别切割效果(根据识别文字角度自动校正)
  

  定位到每个识别内容的矩形坐标,获取所有当前图片所有切割矩形的最小外接矩形,然后裁切,就可以得到包含所有面单内容的图片
  

  抠面单效果(实际会比面单小,但是满足客户需求,包含了所有面单内容)
  

  

  废话不多说,附上代码
  
  1. ////// 返回面单图片//////异常信息///面单是否增强///是否本地保存///public Bitmap GetLabelImageByBitmap(outstring errorMsg, bool IsEnhanceImage = true, bool IsSaveLocl = true) {     Bitmap croppedImage = null;     errorMsg = string.Empty;     try     {         if (!File.Exists(imagePath))         {             ShellLine.WriteLine($"请确保 {imagePath} 存在");             errorMsg = $"请确保 {imagePath} 存在";             returnnew Bitmap(10, 10);         }         //图片目录         string imageDir = Path.GetDirectoryName(debugImagePath);         if (Directory.Exists(imageDir))         {             Directory.CreateDirectory(imageDir);         }         Bitmap bitmap1 = new Bitmap(imagePath);         var rr = oCR.GetOCRDataStr(bitmap1, debugImagePath);         // 读取JSON文件         string jsonFilePath = imageDir + "\\content.json";         if (!File.Exists(jsonFilePath))         {             errorMsg = $"未找到JSON文件,请确保 {jsonFilePath} 存在";             ShellLine.WriteLine($"未找到JSON文件,请确保 {jsonFilePath} 存在");             returnnew Bitmap(imagePath);         }         string preRotatedImage = imageDir + "\\preRotatedImg.jpg";         if (!File.Exists(preRotatedImage))         {             errorMsg = $"未找到面单文件,请确保包裹面单清晰且存在";             ShellLine.WriteLine($"未找到面单文件,请确保包裹面单清晰且存在");             returnnew Bitmap(imagePath);         }         // 解析矩形数据并计算最小外接矩形         List rectangles = ParseRectanglesFromJson(jsonFilePath);         if (rectangles.Count == 0)         {             errorMsg = "未在JSON文件中找到有效的矩形数据";             ShellLine.WriteLine("未在JSON文件中找到有效的矩形数据");             returnnew Bitmap(imagePath);         }         Rectangle boundingRect = CalculateBoundingRectangle(rectangles);         ShellLine.WriteLine($"最小外接矩形: X={boundingRect.X}, Y={boundingRect.Y}, Width={boundingRect.Width}, Height={boundingRect.Height}");         ShellLine.WriteLine($"包含 {rectangles.Count} 个元素");         // 加载图片并进行裁剪         using (Bitmap originalImage = new Bitmap(preRotatedImage))         {             // 确保矩形在图片范围内             Rectangle safeRect = GetSafeRectangle(boundingRect, originalImage);             // 裁剪图片             croppedImage = CropImage(originalImage, safeRect);             if (IsEnhanceImage)             {                 // 增强显示                  EnhanceImage(ref croppedImage);             }             if (IsSaveLocl)             {                 // 保存结果                 string outputPath = Path.Combine(                     Path.GetDirectoryName(preRotatedImage),                     Path.GetFileNameWithoutExtension(preRotatedImage) + "_cropped_enhanced.jpg");                 croppedImage.Save(outputPath, ImageFormat.Jpeg);                 ShellLine.WriteLine($"处理完成!结果已保存到: {outputPath}");             }             // 显示裁剪区域信息             ShellLine.WriteLine($"\n裁剪区域信息:");             ShellLine.WriteLine($"  原始图片尺寸: {originalImage.Width}x{originalImage.Height}");             ShellLine.WriteLine($"  裁剪区域: {safeRect.X}, {safeRect.Y}, {safeRect.Width}x{safeRect.Height}");             ShellLine.WriteLine($"  增强后图片尺寸: {croppedImage.Width}x{croppedImage.Height}");             return croppedImage;         }     }     catch (Exception ex)     {         errorMsg = $"处理过程中出现错误: {ex.Message}";         ShellLine.WriteLine($"处理过程中出现错误: {ex.Message}");         ShellLine.WriteLine($"堆栈跟踪: {ex.StackTrace}");         returnnew Bitmap(imagePath);     }     finally     {         // 释放资源         croppedImage?.Dispose();     } }
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  图片增强显示,有需要可以调用
  1. ////// 图片增强显示//////publicvoidEnhanceImage(ref Bitmap image) {     using (var mat = image.ToMat())     using (var lab = new OpenCvSharp.Mat())     {         // 转换为Lab色彩空间         Cv2.CvtColor(mat, lab, ColorConversionCodes.BGR2Lab);         Cv2.Split(lab, outvar labChannels);         // 对亮度通道进行直方图均衡化         Cv2.EqualizeHist(labChannels[0], labChannels[0]);         Cv2.Merge(labChannels, lab);         Cv2.CvtColor(lab, mat, ColorConversionCodes.Lab2BGR);         // 释放通道         foreach (var channel in labChannels)             channel.Dispose();         // 更新图像         image.Dispose();         image = mat.ToBitmap();     } }
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  获取包含所有切割字符的最小外接矩形
  1. // 计算包含所有矩形的最小外接矩形  static Rectangle CalculateBoundingRectangle(List rectangles)  {      if (rectangles.Count == 0)          thrownew ArgumentException("矩形列表为空");      int minX = int.MaxValue;      int minY = int.MaxValue;      int maxX = int.MinValue;      int maxY = int.MinValue;      foreach (Rectangle rect in rectangles)      {          minX = Math.Min(minX, rect.X);          minY = Math.Min(minY, rect.Y);          maxX = Math.Max(maxX, rect.X + rect.Width);          maxY = Math.Max(maxY, rect.Y + rect.Height);      }      // 添加一些边距,使裁剪更美观      int margin = 10;      minX = Math.Max(0, minX - margin);      minY = Math.Max(0, minY - margin);      maxX = maxX + margin;      maxY = maxY + margin;      returnnew Rectangle(minX, minY, maxX - minX, maxY - minY);  }// 确保矩形在图片范围内static Rectangle GetSafeRectangle(Rectangle rect, Bitmap image)  {      int x = Math.Max(0, Math.Min(rect.X, image.Width - 1));      int y = Math.Max(0, Math.Min(rect.Y, image.Height - 1));      int width = Math.Min(rect.Width, image.Width - x);      int height = Math.Min(rect.Height, image.Height - y);      returnnew Rectangle(x, y, width, height);  }// 裁剪图片static Bitmap CropImage(Bitmap source, Rectangle cropArea)  {      Bitmap target = new Bitmap(cropArea.Width, cropArea.Height);      using (Graphics g = Graphics.FromImage(target))      {          g.DrawImage(source, new Rectangle(0, 0, cropArea.Width, cropArea.Height),              cropArea, GraphicsUnit.Pixel);      }      return target;  }
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  结束语
      感谢各位耐心查阅!  如果您有更好的想法欢迎一起交流,有不懂的也可以微信公众号联系博主,作者公众号会经常发一些实用的小工具和demo源码,需要的可以去看看!另外,如果觉得本篇博文对您或者身边朋友有帮助的,麻烦点个关注!赠人玫瑰,手留余香,您的支持就是我写作最大的动力,感谢您的关注,期待和您一起探讨!再会!

 

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