总目录：1.1 OpenCV介绍与学习路线　｜　第三章：边缘、轮廓与几何　｜　编号：3.3

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3.3 轮廓层级

一张白纸上画一个黑色圆环，圆环外边界是轮廓，里面的孔也是轮廓。谁包着谁，就是轮廓层级要表达的关系。

一、为什么轮廓会有父子关系

外框
└─ 内孔
   └─ 孔里的小岛

只找最外面的物体时不需要层级；要区分边框、孔洞和内部图案时，层级非常有用。

二、hierarchy 的四个数字

findContours 返回的层级常见形状：

print(hierarchy.shape)  # (1, N, 4)

• 1：外层套了一个多余的大括号（OpenCV 历史遗留）
• N：一共找到 N 个轮廓
• 4：每 1 个轮廓，配套 4 个层级信息：[Next, Previous, First_Child, Parent]

hierarchy[0]：把最外层那个没用的1维度剥掉，得到形状 (N,4)，也就是 N 个轮廓，每个轮廓 4 个信息。

第 i 个轮廓：

next_i, prev_i, child_i, parent_i = hierarchy[0, i]

位置	含义	-1 表示
[0] next	同层的下一个轮廓	没有
[1] prev	同层的上一个轮廓	没有
[2] first_child	第一个子轮廓	没有孩子
[3] parent	父轮廓	自己是最外层

它不是“深度数组”，而是用索引串起的一棵树。

图里一共7 条轮廓：

1. 绿色外框：轮廓 0（顶层）
2. 红色大框：轮廓 1（绿色的子）
3. 红色中框：轮廓 2（红色大框的子）
4. 红色小框：轮廓 3（红色中框的子）
5. 蓝色大框：轮廓 4（绿色的子，和红色大框轮廓1是同一层级）
6. 蓝色中框：轮廓 5（蓝色大框的子）
7. 蓝色小框：轮廓 6（蓝色中框的子）

轮廓0【绿色外框】: [Next=-1, Prev=-1, FirstChild=1, Parent=-1]
轮廓1【红大】:     [Next=4,  Prev=-1, FirstChild=2, Parent=0]
轮廓2【红中】:     [Next=-1, Prev=-1, FirstChild=3, Parent=1]
轮廓3【红小】:     [Next=-1, Prev=-1, FirstChild=-1, Parent=2]
轮廓4【蓝大】:     [Next=-1, Prev=1,  FirstChild=5, Parent=0]
轮廓5【蓝中】:     [Next=-1, Prev=-1, FirstChild=6, Parent=4]
轮廓6【蓝小】:     [Next=-1, Prev=-1, FirstChild=-1, Parent=5]

关于顺序 用 RETR TREE，会给所有检测到的轮廓分配编号 编号顺序 = findContours 算法沿着图像扫描、第一次碰到轮廓边界的顺序。 这个遍历策略叫深度优先遍历 DFS（RETR_TREE 底层就是 DFS）：

碰到一个轮廓 A → 立刻深入 A 里面，把 A 所有子、孙子全部找完，分配完编号； 全部挖干净之后，才回到 A 的父节点，继续找 A 的 Next 兄弟。

三、四种检索模式

RETR=Retrieve检索

RETR_EXTERNAL

只保留最外层轮廓：

contours, hierarchy = cv2.findContours(
    binary, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE
)

目标互不嵌套、只关心外轮廓时最省心。

RETR_LIST

找出全部轮廓，但不建立父子关系。所有轮廓在 hierarchy 里相当于同层。

RETR_CCOMP

组织为两级：外部边界与孔洞。若孔洞里又有物体，该物体会回到顶层，而不是继续形成任意深度的树。

RETR_TREE

保留完整嵌套关系：父、子、孙都能追踪。

只要最外层        → EXTERNAL
全要但不关心关系  → LIST
只需外层/孔洞两级 → CCOMP
要完整包含关系    → TREE

四、怎样筛父轮廓和子轮廓

只处理最外层

for i, contour in enumerate(contours):
    parent = hierarchy[0, i, 3]
    if parent != -1:
        continue
    # contour 是最外层轮廓

只处理某个父轮廓的直接孩子

border_index = 0

for i, contour in enumerate(contours):
    if hierarchy[0, i, 3] == border_index:
        # contour 是 0 号轮廓的直接子轮廓
        pass

遍历一条子链

child = hierarchy[0, border_index, 2]

while child != -1:
    contour = contours[child]
    child = hierarchy[0, child, 0]  # 同层下一个

五、不要把“内部”简单等同于“目标”

原笔记里有一种写法：父轮廓是 -1 就当边框跳过，其余全当内部目标。这只在二值图拓扑刚好符合预期时成立。

现实中还会出现：

• 字母 O 自己带孔洞；
• 反光把一个目标切出子轮廓；
• 前景背景反转后，父子含义跟着翻转；
• 多层嵌套时，孙轮廓不一定是你要的目标。

所以层级只提供“谁包含谁”，最终还要结合：

• 面积范围；
• 位置是否落在边框 ROI 内；
• 颜色或灰度；
• 形状特征；
• 深度是奇数还是偶数。

六、参考

• OpenCV：Contours Hierarchy

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