opencv进阶02-在图像上绘制多种几何图形
OpenCV 提供了方便的绘图功能，使用其中的绘图函数可以绘制直线、矩形、圆、椭圆等多种几何图形，还能在图像中的指定位置添加文字说明。
OpenCV 提供了绘制直线的函数 cv2.line()、绘制矩形的函数 cv2.rectangle()、绘制圆的函数cv2.circle()、绘制椭圆的函数cv2.ellipse()、绘制多边形的函数 cv2.polylines()、在图像内添加文字的函数 cv2.putText()等多种绘图函数。
这些绘图函数有一些共有的参数，主要用于设置源图像、颜色、线条属性等。下面对这些共有参数做简单的介绍。
- img：在其上面绘制图形的载体图像（绘图的容器载体，也称为画布、画板）。
- color：绘制形状的颜色。通常使用 BGR 模型表示颜色，例如，(0, 255, 0)表示绿色。对于灰度图像，只能传入灰度值。需要注意，颜色通道的顺序是 BGR，而不是 RGB。
- thickness：线条的粗细。默认值是 1，如果设置为-1，表示填充图形（即绘制的图形是实心的）。
- lineType：线条的类型，默认是 8 连接类型。lineType 参数的值及说明如表 19-1 所示。
- shift：数据精度。该参数用来控制数值（例如圆心坐标等）的精度，一般情况下不需要设置。
绘制直线
OpenCV 提供了函数 cv2.line()用来绘制直线（线段）。该函数的语法格式为：
img = cv2.line( img, pt1, pt2, color[, thickness[, lineType ]])
式中：
- 参数 img、color、thickness、lineType 的含义如前面的说明所示。
- pt1 表示线段的第 1 个点（起点）。
- pt2 表示线段的第 2 个点（终点）。
示例：使用 cv2.line()函数在一个黑色背景图像内绘制三条线段。
import numpy as np
import cv2
n = 300 # 图像尺寸
# 创建一个空白的彩色图像，尺寸为(n+1) x (n+1)，3通道（RGB）
img = np.zeros((n+1, n+1, 3), np.uint8)
# 在图像上绘制蓝色直线，起点为(0,0)，终点为(n,n)，线宽为3
img = cv2.line(img, (0, 0), (n, n), (255, 0, 0), 3)
# 在图像上绘制绿色直线，起点为(0,100)，终点为(n,100)，线宽为1
img = cv2.line(img, (0, 100), (n, 100), (0, 255, 0), 1)
# 在图像上绘制红色直线，起点为(100,0)，终点为(100,n)，线宽为6
img = cv2.line(img, (100, 0), (100, n), (0, 0, 255), 6)
winname = 'line-demo' # 窗口名称
# 创建一个窗口并设置窗口名字
cv2.namedWindow(winname)
# 在窗口中显示图像
cv2.imshow(winname, img)
# 等待键盘按键，0表示无限等待
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
运行结果：
绘制矩形
OpenCV 提供了函数 cv2.rectangle()用来绘制矩形。该函数的语法格式为：
img = cv2.rectangle( img, pt1, pt2, color[, thickness[, lineType]] )
式中：
- 参数 img、color、thickness、lineType 的含义如前面的说明所示。
- pt1 为矩形顶点。
- pt2 为矩形中与 pt1 对角的顶点。
使用函数 cv2.rectangle()在一个白色背景图像内绘制一个实心矩形和空心矩形。
代码如下：
import numpy as np
import cv2
n = 300 # 图像尺寸
# 创建一个白色背景的彩色图像，尺寸为n x n，3通道（RGB）
img = np.ones((n, n, 3), np.uint8) * 255
# 在图像上绘制填充的红色矩形，左上角坐标为(50, 50)，右下角坐标为(n-100, n-50)，颜色为红色，厚度为-1表示填充, 0表示不填充
img = cv2.rectangle(img, (50, 50), (n-100, n-50), (0, 0, 255), -1)
winname = 'rect-shixin' # 窗口名称
# 创建一个窗口并设置窗口名字
cv2.namedWindow(winname)
# 在窗口中显示图像
cv2.imshow(winname, img)
# 等待键盘按键，0表示无限等待
cv2.waitKey(0)
# 关闭所有打开的窗口
cv2.destroyAllWindows()
将img = cv2.rectangle(img, (50, 50), (n-100, n-50), (0, 0, 255), -1)
其中的 -1 改成0，就可以画一个非实心的矩形框，效果如下。
绘制圆形
OpenCV 提供了函数 cv2.circle()用来绘制圆。该函数的语法格式为：
img = cv2.circle( img, center, radius, color[, thickness[, lineType]] )
式中：
-
参数 img、color、thickness、lineType 的含义如前面的说明所示。
-
center 为圆心。
-
radius 为半径
使用函数 cv2.circle()在一个白色背景图像内绘制一组同心圆。
代码如下：
import numpy as np
import cv2
d = 400
img = np.ones((d,d,3),dtype="uint8")*255
(centerX,centerY) = (round(img.shape[1] / 2),round(img.shape[0] / 2))
# 将图像的中心作为圆心,实际值为 d/2
red = (0,0,255) # 设置白色变量
for r in range(5,round(d/2),12):
cv2.circle(img,(centerX,centerY),r,red,3)
# circle(载体图像，圆心，半径，颜色)
cv2.imshow("Demo19.3",img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
运行效果：
绘制椭圆
OpenCV 提供了函数 cv2.ellipse()用来绘制椭圆。该函数的语法格式为：
img=cv2.ellipse(img, center, axes, angle, startAngle, endAngle, color[,
thickness[, lineType]])
式中：
- 参数 img、color、thickness、lineType 的含义如前面的说明所示。
- center 为椭圆的圆心坐标。
- axes 为轴的长度。
- angle 为偏转的角度。
- startAngle 为圆弧起始角的角度。
- endAngle 为圆弧终结角的角度。
使用函数 cv2.ellipse()在一个白色背景图像内随机绘制一组空心椭圆。
import numpy as np
import cv2
d = 400
img = np.ones((d,d,3),dtype="uint8")*255
# 生成白色背景
center=(round(d/2),round(d/2))
# 注意数值类型，不可以使用语句 center=(d/2,d/2)
size=(100,200)
# 轴的长度
for i in range(0,10):
angle = np.random.randint(0,361)
# 偏移角度
color = np.random.randint(0,high = 256,size = (3,)).tolist()
# 生成随机颜色，3 个[0,256)的随机数
thickness = np.random.randint(1,9)
cv2.ellipse(img, center, size, angle, 0, 360, color,thickness)
cv2.imshow("demo-tuoyuan",img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
运行效果：
绘制多边形
OpenCV 提供了函数 cv2.polylines()用来绘制多边形。该函数的语法格式为：
img = cv2.polylines( img, pts, isClosed, color[, thickness[,
lineType[, shift]]])
式中：
- 参数 img、color、thickness、lineType 和 shift 的含义如前面的说明所示。
- pts 为多边形的各个顶点。
- isClosed 为闭合标记，用来指示多边形是否是封闭的。若该值为 True，则将最后一个点与第一个点连接，让多边形闭合；否则，仅仅将各个点依次连接起来，构成一条曲线。
在使用函数 cv2.polylines()绘制多边形时，需要给出每个顶点的坐标。这些点的坐标构建了一个大小等于“顶点个数12”的数组，这个数组的数据类型必须为 numpy.int32。
使用函数 cv2.polylines()在一个白色背景图像内绘制一个多边形。
import numpy as np
import cv2
d = 400 # 图像尺寸
# 创建一个白色背景的彩色图像，尺寸为d x d，3通道（RGB）
img = np.ones((d, d, 3), dtype="uint8") * 255
# 生成多边形的各个顶点坐标
pts = np.array([[200, 50], [300, 200], [200, 350], [100, 200]], np.int32)
# 重新整形顶点数组，将其变为顶点数 x 1 x 2 的形状
pts = pts.reshape((-1, 1, 2))
# 使用 cv2.polylines() 函数绘制多边形
# 第一个参数为图像，第二个参数为顶点数组，第三个参数为True表示封闭多边形，颜色为绿色，线宽为8
cv2.polylines(img, [pts], True, (0, 255, 0), 8)
cv2.imshow("duobianxing",img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
函数 cv2.polylines()中的第 3 个参数 isClosed 是闭合标记，将该值设置为 False 时，仅仅将
各个顶点用线段连接，多边形是不封闭的。此时的代码为：
cv2.polylines(img,[pts],False,(0,255,0),8)
效果如下：
在图形上绘制文字
OpenCV 提供了函数 cv2.putText()用来在图形上绘制文字。该函数的语法格式为：
img=cv2.putText(img, text, org, fontFace, fontScale, color[,
thickness[, lineType[, bottomLeftOrigin]]])
式中：
- 参数 img、color、thickness、lineType 和 shift 的含义如前面的说明所示。
- text 为要绘制的字体。
- org 为绘制字体的位置，以文字的左下角为起点。
- fontFace 表示字体类型，其参数类型及含义如表 19-2 所示。
- fontScale 表示字体大小。
- bottomLeftOrigin 用于控制文字的方向。默认值为 False，当设置为 True 时，文字是垂直镜像的效果。
使用函数 cv2.putText()在一个白色背景图像内绘制文字。
代码如下：
import numpy as np
import cv2
d = 400 # 图像尺寸
# 创建一个白色背景的彩色图像，尺寸为d x d，3通道（RGB）
img = np.ones((d, d, 3), dtype="uint8") * 255
# 定义字体
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
# 在图像上绘制红色的 "OpenCV" 文本，位置同样为(0, 200)，字体大小为3，线宽为5
cv2.putText(img, 'OpenCV', (0, 200), font, 3, (0, 0, 255), 5)
# 创建一个窗口并显示图像
cv2.imshow("weizi", img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
该段程序在图像 img 中使用函数 cv2.putText()绘制了文字
“OpenCV”。
