OpenCV绘制图像与文字(可作为脚手架代码)(python) Open_CV系列（四）

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上期传送门：
OpenCV图像处理基本操作 Open_CV系列（一）
OpenCV像素处理基本操作 Open_CV系列（二）
OpenCV之 BGR、GRAY、HSV色彩空间&色彩通道专题 【Open_CV系列（三）】

如有疑问欢迎随时在评论区交流。☀️

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关于本期blog，一个值得注意的细节：
在前边文章中修改个别像素值的时候，我们可以对像素数组组直接取某个像素时，如

image[300, 200] = [255, 255, 255]

即 把以左上角为画布坐标原点，竖直方向上第301个，水平方向上第201个像素修改为白色。

但是在本篇中，为了更加快捷高效地操作像素，我们将使用OpenCV提供的一系列操作像素的方法，在以下方法中，通常需要传入坐标点。这里传入的坐标点，与上边手动操作像素时的坐标点有所不同，这里通常是传入一个数组 如(a, b)，来表示坐标。依然是以左上角为画布的坐标原点，但是a的位置是水平方向，b的位置是数值方向。这一点与手动操作是相反的。学习过程中要注意到这个细节。

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1. cv2.line()绘制线段

语法

cv2.line()
line(img, pt1, pt2, color, thickness=None, lineType=None, shift=None)

• img 即表示画布（图像）的数组
• pt1指起始点的坐标，元组格式
• pt2指结束点的坐标，元组格式
• color 表示颜色的元组，如在BGR色彩空间中，(255, 0, 0)表示蓝色，(0, 255, 0)表示绿色，(0, 0, 255)表示红色。
• thickness 线条宽度
• lineType 线条产生的算法类型，可以是4或者8，默认为8。两种算法绘制出的线条视觉上看不出差别。

以绘制四条不同的颜色、粗细程度，并依次首尾相连的线段。

import numpy as np
import cv2

# 创建画布（黑色画布）（三维数组）
canvas = np.zeros((300, 300, 3), np.uint8)
# canvas = np.ones((300, 300, 3), np.uint8) * 255  # 如果创建白色画布
canvas = cv2.line(canvas, (50, 50), (50, 250), (255, 0, 0), 5)
canvas = cv2.line(canvas, (50, 250), (250, 250), (0, 255, 0), 10)
canvas = cv2.line(canvas, (250, 250), (250, 50), (0, 0, 255), 15)
canvas = cv2.line(canvas, (250, 50), (50, 50), (0, 255, 255), 20)
cv2.imshow("Lines", canvas)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

程序执行结果如图所示：

        

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2. cv2.rectangle() 绘制矩形

语法

cv2.rectangle(img, pt1, pt2, color, thickness=None, lineType=None, shift=None)

pt1表示矩形左上角坐标，pt2表示矩形右下角坐标。其他参数语法同上。
thickness如果为负责表示所绘图形为实心图形，内部采用颜色填充。

以白色为画布底色为例。

import numpy as np
import cv2

canvas = np.ones((500, 600, 3), np.uint8) * 255
canvas = cv2.rectangle(canvas, (150, 200), (400, 350), (255, 255, 0), 20)
cv2.imshow("Rectangle", canvas)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

          

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3. cv2.circle() 绘制圆形

circle(img, center, radius, color, thickness=None, lineType=None, shift=None)

• center 为圆心坐标
• radius为半径长度

3.1 绘制实现圆 与 空心圆

import numpy as np # 导入Python中的numpy模块
import cv2

canvas = np.ones((500, 500, 3), np.uint8) * 255
# 绘制三个实心圆和一个空心圆
canvas = cv2.circle(canvas, (100, 100), 80, (0, 0, 255), -1)
canvas = cv2.circle(canvas, (250, 250), 80, (0, 255, 255), -1)
canvas = cv2.circle(canvas, (400, 400), 80, (0, 255, 0), -1)
canvas = cv2.circle(canvas, (400, 100), 80, (0, 0, 0), 5)
cv2.imshow("TrafficLights", canvas) # 显示画布
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

             

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3.2 绘制同心圆

import numpy as np
import cv2

canvas = np.zeros((600, 600, 3), np.uint8)
center_X = int(canvas.shape[1] / 2)
center_Y = int(canvas.shape[0] / 2)
for r in range(0, 300, 30):
    cv2.circle(canvas, (center_X, center_Y), r, (0, 255, 0), 5)
cv2.imshow("Circles", canvas)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

代码效果如下
        

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3.3 绘制随机圆

import numpy as np
import cv2

canvas = np.zeros((600, 600, 3), np.uint8)
for numbers in range(0, 100):
    center_X = np.random.randint(0, high=600)
    center_Y = np.random.randint(0, high=600)
    radius = np.random.randint(10, high=150)
    color = np.random.randint(0, high=256, size=(3,)).tolist()
    cv2.circle(canvas, (center_X, center_Y), radius, color, -1)
cv2.imshow("Circles", canvas)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

效果展示如下：
          

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4. cv2.polylines() 绘制多边形

语法

polylines(img, pts, isClosed, color, thickness=None, lineType=None, shift=None)

• img 画布/图像数组
• pts 是一个列表，列表内是一个shape为(n,2)的numpy数组：形如[[a, b], [c, d], [e, f], [g, h], …]，存放的是多边形每个顶点的坐标。
• isClosed 是否闭合。没有默认值，必须手动传入。如果为True则表示是一个闭合的多边形；如果为False则表示不闭合。

import numpy as np
import cv2

canvas = np.ones((500, 500, 3), np.uint8) * 255
pts = np.array([[100, 50], [250, 50], [350, 250], [100, 300], [50, 100]], np.int32)
# 注意，pts是一个列表，数组的外边还要加一组括号才可正常运行。
canvas = cv2.polylines(canvas, [pts], True, (0, 255, 255), 5)
cv2.imshow("Polylines", canvas)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

           

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5. cv2.putText() 绘制文字

5.1 绘制文字

putText(img, text, org, fontFace, fontScale, color, thickness=None, lineType=None, bottomLeftOrigin=None)

• img ~
• text 要绘制的文本内容，字符串格式。putText()方法不支持绘制中文字符，否则会出现乱码。
• org 文字的开始坐标
• fontFace 字体样式，参照字体样式表。
• fontScale 字体大小
• color 颜色
• thickness 线条宽度
• lineType 线条产生的算法类型，可以是4或者8，默认为8.
• bottomLeftOrigin 绘制文字时的方向，默认为False

import numpy as np
import cv2
canvas = np.ones((500, 1000, 3), np.uint8) * 255
cv2.putText(canvas, "Hou Xiao Jiu", (250, 250), cv2.FONT_HERSHEY_TRIPLEX, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.imshow("Text", canvas)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

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5.2 垂直镜像效果

将 bottomLeftOrigin 设为 True

则图像会呈现出以下效果：

import numpy as np
import cv2
canvas = np.ones((500, 1000, 3), np.uint8) * 255
cv2.putText(canvas, "Hou Xiao Jiu", (250, 250), cv2.FONT_HERSHEY_TRIPLEX, 2, (0, 255, 255), 5, bottomLeftOrigin=True)
cv2.imshow("Text", canvas)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

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5.3 不同字体效果

通过设置fontFace参数来呈现不同的字体效果：

import numpy as np
import cv2
canvas = np.ones((1000, 1000, 3), np.uint8) * 255
cv2.putText(canvas, "I Love You", (300, 100), cv2.FONT_HERSHEY_TRIPLEX, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.putText(canvas, "I Love You", (300, 200), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.putText(canvas, "I Love You", (300, 300), cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEX, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.putText(canvas, "I Love You", (300, 400), cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.putText(canvas, "I Love You", (300, 500), cv2.FONT_HERSHEY_TRIPLEX, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.putText(canvas, "I Love You", (300, 600), cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.putText(canvas, "I Love You", (300, 700), cv2.FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.putText(canvas, "I Love You", (300, 800), cv2.FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.putText(canvas, "I Love You", (300, 900), cv2.FONT_ITALIC, 2, (0, 255, 255), 5)
cv2.imshow("Text", canvas)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

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6. 绘制动态图形

绘制动态图形，即图像在展示过程中，像素数组中数值的大小在时刻发生变动，而给人产生动态的效果。
以绘制一个圆形为例，在画布中移动，即圆心位置不停地发生改变，圆的半径保持不变。
这个过程可以通过while循环 结合 time.sleep()来完成。通过time.sleep()控制while循环执行的时间间隔，即动态图像画面的帧数。
每次循环都给圆心一个不同的位置；每次移动触碰到边界，都改变一次移动方向。
此外，为了得到更炫酷的效果，我们还可以给每一帧画面的小球都设置一个随机的不同的颜色。

import cv2
import time
import numpy as np

width, height = 500, 500
r = 40
x = 40
y = 250
# 在水平和竖直方向上每次移动的距离
x_offer = y_offer = 8

while cv2.waitKey(1) == -1:
    if x > width - r or x < r:
        x_offer *= -1
    if y > height - r or y < r:
        y_offer *= -1
    x += x_offer
    y += y_offer
    img = np.ones((width, height, 3), np.uint8) * 255
    cv2.circle(img, (x, y), r, tuple(np.random.randint(0, high=256, size=(3,)).tolist()), -1)
    cv2.imshow("img", img)
    time.sleep(1 / 60)  # 休眠1/60秒，也就是秒60帧

cv2.destroyAllWindows()

执行效果片段展示：
             

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