2.opencv——图像用户界面操作

窗口操作

1.创建窗口

\qquad cv2.imshow()函数在显示图像时，指定的窗口如果不存在，则会按默认设置创建一个窗口，窗口大小由图像大小决定，且不能更改。cv2.namedWindow()函数用于创建窗口，其基本格式如下。

cv2.namedWindow(winname[,flags])

其中，winname 为窗口名称，flags 为表示窗口属性的常量。如果已存在指定名称的窗口，函数将无效。常用的窗口属性常量如下:

属性	解释
cv2.WINDOW_NORMAL	用户可以调整窗口大小，无限制
cv2.WINDOW_AUTOSIZE	默认值，用户无法调整窗口大小，窗口大小由显示的图像决定
cv2.WINDOW_FULLSCREEN	窗口将全屏显示
cv2.WINDOW_GUI_EXPANDED	窗口中可显示状态栏和工具栏
cv2.WINDOW _FREERATIO	窗口将尽可能多地显示图片（无比例限制)
cv2.WINDOW_KEEPRATIO	窗口由图像的比例决定

import numpy
import cv2


img = numpy.zeros((240, 320), dtype=numpy.uint8)    # 创建黑色图像
img[70:170, 110:210] = 255                          # 设置白色区域
cv2.namedWindow('test3-1', cv2.WINDOW_NORMAL)       # 创建普通窗口
cv2.imshow('test3-1', img)                          # 在窗口中显示图像
cv2.waitKey(0)

2.关闭和调整窗口

\qquad OpenCV 提供了以下两个用于关闭窗口的函数。分别是cv2.destroyAllWindows()，cv2.destroyWindow (winname)。其中cv2.destroyAllWindows()是关闭所有窗口，而cv2.destroyWindow (winname)是关闭指定名称的窗口。
cv2在调整窗口大小上提供了cv2.resizeWindow()函数来更改窗口大小，其基本格式如下。

cv2.resizeWindow(winname,size)

其中，winname 为窗口名称，size 为表示窗口大小的二元组。

import cv2


img = cv2.imread('lena.jpg')  	 # 读取图像
s = img.shape
cv2.imshow('lena', img)          # 显示图像
key = cv2.waitKey(500)
cv2.resizeWindow('lena', (s[0]//2, s[1]//2))
cv2.waitKey(0)

绘图

\qquad OpenCV提供的绘图函数可用于绘制直线，矩形，圆，椭圆，多边形以及文本等。

1.绘制直线

cv2提供了cv2.line()函数用于绘制直线，其语法格式如下：

cv2.line(img, pt1, pt2, color[, thickness[, lineType[, shift]]])

其参数说明如下：

参数	解释
img	为用于绘制图像的图像
pt1	为直线段的起点坐标
pt2	为直线段的终点坐标
color	为直线段的颜色。通常使用 BGR 模型表示颜色，如(255,0,0)表示蓝色
thickness	表示线条粗细。默认值为 1，设置为-1时表示绘制填充图形
lineType	表示线条类型，默认值为 cv2.Line_8。线条类型可设置为以下常量：cv2.FILLED：填充；cv2.LINE_4：4 条连接线；cv2.LINE_8：8条连接线；cv2.LINE_AA：抗锯齿线，线条更平滑。
shift	表示坐标的数值精度，一般情况下不需要设置

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((200, 320, 3), np.uint8)                   # 创建一幅黑色图像
cv2.line(img, (0, 0), (320, 200), (0, 0, 255), 10)        # 画对角线1，红色
cv2.line(img, (320, 0), (0, 200), (0, 255, 0), 5)         # 画对角线2，绿色
cv2.imshow('draw', img)                                   # 显示图像
cv2.waitKey(0)

2.绘制矩形

cv2.rectangle()函数用于绘制矩形，其语法格式如下:

cv2.rectangle(img,ptl,pt2,color[,thickness[,linetype[,shift]]])

其参数说明如下：

参数	解释
ing,color, thickness,lineType 和 shift等参数	与 cv2.ine()函数中的含义一致
pt1	为矩形的一个顶点
pt2	为矩形中与 pt1相对的另一个顶点

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((200, 320, 3), np.uint8)                       # 创建一幅黑色图像
cv2.rectangle(img, (20, 20), (300, 180), (255, 0, 0), 10)     # 画矩形，蓝色边框
cv2.rectangle(img, (70, 70), (250, 130), (0, 255, 0), 2)      # 画矩形，绿色填充
cv2.imshow('draw', img)                                       # 显示图像
cv2.waitKey(0)

3. 绘制圆

cv2.circle()函数用于绘制圆，其语法格式如下：

cv2.circle(img,center,radius,color[,thickness[,linetype[,shift]]])

其参数说明如下：

参数	解释
ing,color, thickness,lineType 和 shift等参数	与 cv2.ine()函数中的含义一致
center	为圆心坐标
radius	为圆的半径

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((200, 320, 3), np.uint8)                # 创建一幅黑色图像
cv2.circle(img, (160, 100), 80, (255, 0, 0), 5)        # 画圆，蓝色边框
cv2.circle(img, (160, 100), 40, (0, 255, 0), -1)       # 画圆，绿色填充
cv2.imshow('draw', img)                                # 显示图像
cv2.waitKey(0)

4.绘制椭圆

cv2.ellipse()函数用于绘制椭圆，其语法格式如下：

cv2.ellipse(img,center,axes,angle,startAngle,endAngle,color[,thickness[,lineType[, shift]]])

其参数说明如下：

参数	解释
img、color、thickness、lineType 和 shift等参数	与 cv2.line()函数中的含义一致
center	为椭圆圆心坐标
axes	为椭圆的轴。例如，(100,50)表示长轴的一半为 100，短轴的一半为 50
angle	为椭圆长轴的旋转角度，即长轴与 x轴的夹角
startAngle	为圆弧的开始角度
endAngle	为圆弧的结束角度。开始角度为 0°，结束角度为 360°时，可绘制完整椭圆，否则为椭圆弧

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((200, 320, 3), np.uint8)+255                            # 创建一幅白色图像
cv2.ellipse(img, (160, 100), (120, 50), 0, 0, 360, (255, 0, 0), 5)     # 画椭圆，蓝色边框
cv2.ellipse(img, (160, 100), (60, 15), 0, 0, 360, (0, 255, 0), 51)     # 画椭圆，绿色填充
cv2.imshow('draw', img)                                                # 显示图像
cv2.waitKey(0)

5.绘制多边形

cv2.polylines()函数用于绘制多边形，其语法格式如下：

cv2.polylines(img， pts, isClosed, color[,thickness[,lineType[, shift]]])

其参数说明如下：

参数	解释
ing,color, thickness,lineType 和 shift等参数	与 cv2.ine()函数中的含义一致
pts	为多边形各顶点坐标
isClosed	为True时，绘制封闭多边形；否则依次连接各顶点，绘制一条曲线

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((200, 320, 3), np.uint8)+255                                 # 创建一幅白色图像
pts = np.array([[160, 20], [20, 100], [160, 180], [300, 100]], np.int32)    # 创建顶点
cv2.polylines(img, [pts], True, (255, 0, 0), 5)                             # 画多边形，蓝色边框
pts = np.array([[160, 60], [60, 100], [160, 140], [260,  100]], np.int32)   # 创建顶点
cv2.polylines(img, [pts], False, (0, 255, 0), 1)                            # 画曲线，绿色边框
cv2.imshow('draw', img)                                                     # 显示图像
cv2.waitKey(0)

6.绘制文本

cv2.putText()函数用于绘制文本，其语法格式如下：

cv2.putText( img, text, org, fontFace, fontScale, color[, thickness[, lineType[,bottomLeftOrigin]]])

其参数说明如下：

参数	解释
ing,color, thickness,lineType 和 shift等参数	与 cv2.ine()函数中的含义一致
text	为要绘制的文本
org	为文本左下角的位置
fontFace	为字体类型，参数值可设置为如下常量
cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX	正常大小的 sans-serif 字体
cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN	小号的 sans-serif 字体
cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEX	较复杂的正常大小的 sans-serif 字体
cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX	正常大小的 serif 字体
cv2.FONT_HERSHEY_TRIPLEX	较复杂的正常大小的 serif 字体
cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL	简化版正常大小的 serif 字体
cv2.FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX	手写风格字体
cv2.FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX	较复杂的手写风格字体
cv2.FONT_ITALIC	斜体
fontScale	为字体大小
bottomLeftOrigin	为文本方向，默认值为False；设置为True时，文本为垂直镜像效果

cv2.putText()函数不能在图像中绘制中文，但可以使用PIL模块在图像中绘制中文。
首先我们需要安装PIL模块，在cmd命令窗口输出：

pip install Pillow

来安装PIL模块，这里可能会有点小疑惑，为什么不是直接pip install PIL而是Pillow，其实因为没有名为PIL的模块，而出于向后兼容的原因，Pillow仍使用PIL作为其模块名称。所以直接pip install PIL会报错。

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((200, 320, 3), np.uint8)+255                                           # 创建一幅白色图像
font = cv2.FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX
cv2.putText(img, 'hello', (50, 60), font, 2, (255, 0, 0), 2, cv2.LINE_AA)             # 绘制文字
cv2.putText(img, 'Python', (50, 100), font, 2, (255, 0, 0), 2, cv2.LINE_AA, True)     # 绘制镜像文字
cv2.imshow('draw', img)                                                               # 显示图像
cv2.waitKey(0)

from PIL import ImageFont, ImageDraw, Image
import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((200,320,3), np.uint8)+255                       # 创建一幅白色图像
fontpath = "STSONG.TTF"                                         # 指定字体文件名
font1 = ImageFont.truetype(fontpath, 36)         	            # 载入字体，设置字号
img_pil = Image.fromarray(img)                                  # 转换为PIL支持格式
draw = ImageDraw.Draw(img_pil)                                  # 创建Draw对象
draw.text((50, 60), '你好，世界', font=font1, fill=(0, 0, 0))    # 绘制文字
img = np.array(img_pil)                                         # 转换为图像数组
cv2.imshow('draw', img)                                         # 显示图像
cv2.waitKey(0)

7.绘制箭头

cv2.arrowedLine()函数用于绘制箭头，其语法格式如下：

cv2.arrowedLine(img, pt1, pt2, color[, thickness[, lineType[,shift[, tipLength]]]])

其参数说明如下：

参数	解释
ing,，pt1,pt2,color, thickness,lineType 和 shift等参数	与 cv2.ine()函数中的含义一致
tipLength	为箭尖相对于箭头的比例，默认为0.1

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((200, 320, 3), np.uint8)+255                # 创建一幅白色图像
cv2.arrowedLine(img, (50, 50), (50, 150), (0, 0, 255), 2)  # 绘制红色垂直箭头
cv2.arrowedLine(img, (50, 50), (300, 50), (0, 0, 255), 2)  # 绘制红色水平箭头
cv2.imshow('draw', img)                                    # 显示图像
cv2.waitKey(0)

响应鼠标事件

OpenCV 可在用户触发鼠标事件时，调用鼠标回调函数完成事件处理。
鼠标回调函数的基本格式如下。

def mouseCallback(event,X,y,flags,param):...

其参数说明如下：

参数	说明
mouseCallback	为自定义函数名称
event	为调用时传递给函数的鼠标事件对象
x和y	为触发鼠标事件时，鼠标指针在窗口中的坐标(x,y)
flags	为触发鼠标事件时，鼠标拖动或键盘按键操作，参数可设置为下列常量
cv2.EVENT_LBUTTONDBLCLK	双击鼠标左键
cv2.EVENT_LBUTTONDOWN	按下鼠标左键
cv2.EVENT_LBUTTONUP	释放鼠标左键
cv2.EVENT_MBUTTONDBLCLK	双击鼠标中键
cv2.EVENT_MBUTTONDOWN	按下鼠标中键
cv2.EVENT_MOUSEHWHEEL	滚动鼠标中键（正、负值表示向左或向右滚动）
cv2.EVENT_MBUTTONUP	释放鼠标中键
cv2.EVENT_MOUSEWHEEL	滚动鼠标中键（正、负值表示向前或向后滚动）
cv2.EVENT_MOUSEMOVE	鼠标移动
cv2.EVENT_RBUTTONDBLCLK	双击鼠标右键
cv2.EVENT_RBUTTONDOWN	按下鼠标右键
cv2.EVENT_RBUTTONUP	释放鼠标右键
cv2.EVENT_FLAG_ALTKEY	按下【Alt】键
cv2.EVENT_FLAG_CTRLKEY	按下【Ctrl】键
cv2.EVENT_FLAG_LBUTTON	按住鼠标左键拖动
cv2.EVENT_FLAG_MBUTTON	按住鼠标中键拖动
cv2.EVENT_FLAG_RBUTTON	按住鼠标右键拖动
cv2.EVENT_FLAG_SHIFTKEY	按下【Shift】键
param	为传递给回调函数的其他数据

cv2.setMouseCallback()用于为图像窗口绑定鼠标回调函数，其基本格式如下：

cv2.setMousecallback(wname, mouseCallback)

其参数说明如下：

参数	说明
wname	为图像窗口的名称
mouseCallback	为鼠标回调函数名称

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((200, 320, 3), np.uint8)+255                        # 创建一幅白色图像


def draw(event, x, y, flag, param):
    if event == cv2.EVENT_LBUTTONDBLCLK:
       cv2.circle(img, (x, y), 20, (255, 0, 0), -1)                # 双击鼠标左键时画圆
    elif event == cv2.EVENT_RBUTTONDBLCLK:
       cv2.rectangle(img, (x, y), (x+20, y+20), (0, 0, 255), -1)   # 双击鼠标右键时画矩形


cv2.namedWindow('drawing')
cv2.setMouseCallback('drawing', draw)
while(True):
    cv2.imshow('drawing', img)                                     # 显示图像
    k = cv2.waitKey(1)
    if k == 27:                                                    # 按【Esc】键时结束循环
        break
cv2.destroyAllWindows()

使用跟踪栏

跟踪栏（Trackbar）是 OpenCV 为图像窗口提供的交互工具。用户可以通过跟踪栏中的滑块位置获取特定范围内的值。
cv2.createTrackbar()函数用于创建跟踪栏，其基本格式如下：

cv2,createTrackbar(trackbarname,wname,value,count,onChange,userdata)

其参数说明如下：

参数	说明
trackbarname	为跟踪栏的名称
wname	为图像窗口的名称
value	为跟踪栏中滑块的初始位置
count	为跟踪栏的最大值，最小值为 0.
onChange	为跟踪栏滑块位置变化时调用的回调函数名称
userdata	为传递给回调函数的其他可选数据

cv2.getTrackbarPos()函数用于返回跟踪栏的当前值，其基本格式如下：

retval=cv2.getTrackbarPos(trackbarname, wname)

其参数说明如下：

参数	说明
i trackbarname	为跟踪栏的名称
wname	为图像窗口的名称

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((120, 400, 3), np.uint8)               # 创建一幅黑色图像


def doChange(x):
    b = cv2.getTrackbarPos('B', 'trakbar')
    g = cv2.getTrackbarPos('G', 'trakbar')
    r = cv2.getTrackbarPos('R', 'trakbar')
    img[:] = [b, g, r]                                # 更改图像


cv2.namedWindow('trakbar')
cv2.createTrackbar('B', 'trakbar', 0, 255, doChange)  # 创建跟踪栏
cv2.createTrackbar('G', 'trakbar', 0, 255, doChange)
cv2.createTrackbar('R', 'trakbar', 0, 255, doChange)
while(True):
    cv2.imshow('trakbar', img)                        # 显示图像
    k = cv2.waitKey(1)
    if k == 27:                                       # 按【Esc】键时结束循环
        break
cv2.destroyAllWindows()

实验:使用鼠标指针取点绘图

绘制一幅图像，在图像中单击鼠标左键时绘制鼠标指针所在的点和坐标，单价鼠标右键时使用前面单击鼠标左键的点绘制多边形。

import numpy as np
import cv2


img = np.zeros((320, 640, 3), np.uint8)+255 	                          # 创建一幅白色图像
font = cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN
xys = []


def draw(event, x, y, flag, param):			                              # 定义鼠标回调函数
    global xys    
    if event == cv2.EVENT_LBUTTONUP:                                      # 响应释放鼠标左键事件
        xy = '(%s,%s)' % (x, y)
        cv2.putText(img, xy, (x, y), font, 2, (0, 0, 0), 1, cv2.LINE_AA)  # 绘制左标
        xys.append([x, y])                                                # 记录鼠标位置
        cv2.circle(img, (x, y), 5, (0, 0, 255), -1)                       # 画圆，标注鼠标位置
    elif event == cv2.EVENT_RBUTTONUP:                                    # 响应释放鼠标右键事件
        pts = np.array(xys, np.int32)	                                  # 创建顶点
        cv2.polylines(img, [pts], True, (255, 0, 0), 2)                   # 画多边形，蓝色边框
        xys = []
    cv2.imshow('drawing', img)          		                          # 显示图像


cv2.namedWindow('drawing')			                                      # 命名图像窗口
cv2.setMouseCallback('drawing', draw)		                              # 为窗口绑定回调函数
cv2.imshow('drawing', img)          		                              # 显示图像
cv2.waitKey(0)