OpenCV文字绘制支持中文显示

OPenCV版本：4.4

IDE：VS2019

功能描述

OpenCV绘制文本的函数putText()不支持中文的显示，网上很多方法推荐的都是使用FreeType来支持，FreeType是什么呢？FreeType的官网上有介绍

FreeType官网

https://www.freetype.org/index.html

网站上都是英文的介绍，闲着没事，翻译了一下其介绍，水平有限，凑活着看，如下：

FreeType是一款免费的用来渲染字体的软件库。

他是用c语言编写的，体量小，效率高，可高度定制，同时能够产生大多数矢量和位图字体格式的高质量输出（字形图像）。

选择一个版本进行下载，其下载地址如下：

https://sourceforge.net/projects/freetype/files/freetype2/2.10.1/freetype-2.10.1.tar.xz/download

解压后如下图所示：

配置FreeType

​ FreeType文件夹里自带了vs的工程，在freetype-2.10.4\builds\windows\vc2010\目录下，直接用vs2019打开freetype.sln，就可以编译，选择x64编译，编译成功后在freetype-2.10.4\objs\x64\Debug文件夹下面，生成freetype.dll和freetype.lib，如下图：

新建一个工程，工程中配置相关的库路径和包含路径，如下图所示添加库的过程。

​ 点击下拉列表，如下图所示：

点击编辑，打开添加库的窗口，如下图：

把freetype.lib添加进去，点击确定后完成。

然后添加库的路径，步骤如下图：

单击下拉列表，如下图：

​

添加上库的路径，单击确定，完成。

添加包含头文件的目录。如下图：

单击下拉列表，打开添加包含路径的窗口，如下图：

添加路径后，单击确定，成功。

添加FreeType的封装类文件

CvxText.h

#ifndef OPENCV_CVX_TEXT_HPP_
#define OPENCV_CVX_TEXT_HPP_

// 支持OpenCV中文汉字输入

#include 
#include FT_FREETYPE_H

#include 

class CvxText {
public:
	/**
	* 装载字库文件
	*/
	CvxText(const char* freeType);
	virtual ~CvxText();

	/**
	* 获取字体.目前有些参数尚不支持.
	*
	* \param font        字体类型, 目前不支持
	* \param size        字体大小/空白比例/间隔比例/旋转角度
	* \param underline   下画线
	* \param diaphaneity 透明度
	*
	* \sa setFont, restoreFont
	*/
	void getFont(int* type, cv::Scalar* size = nullptr, bool* underline = nullptr, float* diaphaneity = nullptr);

	/**
	* 设置字体.目前有些参数尚不支持.
	*
	* \param font        字体类型, 目前不支持
	* \param size        字体大小/空白比例/间隔比例/旋转角度
	* \param underline   下画线
	* \param diaphaneity 透明度
	*
	* \sa getFont, restoreFont
	*/
	void setFont(int* type, cv::Scalar* size = nullptr, bool* underline = nullptr, float* diaphaneity = nullptr);

	/**
	* 恢复原始的字体设置.
	*
	* \sa getFont, setFont
	*/
	void restoreFont();

	/**
	* 输出汉字(颜色默认为黑色).遇到不能输出的字符将停止.
	*
	* \param img  输出的影象
	* \param text 文本内容
	* \param pos  文本位置
	*
	* \return 返回成功输出的字符长度，失败返回-1.
	*/
	int putText(cv::Mat& img, const char* text, cv::Point pos);

	/**
	* 输出汉字(颜色默认为黑色).遇到不能输出的字符将停止.
	*
	* \param img  输出的影象
	* \param text 文本内容
	* \param pos  文本位置
	*
	* \return 返回成功输出的字符长度，失败返回-1.
	*/
	int putText(cv::Mat& img, const wchar_t* text, cv::Point pos);

	/**
	* 输出汉字.遇到不能输出的字符将停止.
	*
	* \param img   输出的影象
	* \param text  文本内容
	* \param pos   文本位置
	* \param color 文本颜色
	*
	* \return 返回成功输出的字符长度，失败返回-1.
	*/
	int putText(cv::Mat& img, const char* text, cv::Point pos, cv::Scalar color);

	/**
	* 输出汉字.遇到不能输出的字符将停止.
	*
	* \param img   输出的影象
	* \param text  文本内容
	* \param pos   文本位置
	* \param color 文本颜色
	*
	* \return 返回成功输出的字符长度，失败返回-1.
	*/
	int putText(cv::Mat& img, const wchar_t* text, cv::Point pos, cv::Scalar color);

private:
	// 禁止copy
	CvxText& operator=(const CvxText&);
	// 输出当前字符, 更新m_pos位置
	void putWChar(cv::Mat& img, wchar_t wc, cv::Point& pos, cv::Scalar color);

	FT_Library   m_library;   // 字库
	FT_Face      m_face;      // 字体

	// 默认的字体输出参数
	int         m_fontType;
	cv::Scalar   m_fontSize;
	bool      m_fontUnderline;
	float      m_fontDiaphaneity;
};

#endif // OPENCV_CVX_TEXT_HPP_

CvxText.cpp

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "CvxText.h"

// 打开字库
CvxText::CvxText(const char* freeType)
{
	//INFO("font lib path:%s", freeType);
	assert(freeType != NULL);

	// 打开字库文件, 创建一个字体
	FT_Error error;
	error = FT_Init_FreeType(&m_library);
	if (error)
	{
		//INFOE("an error occurred during library initialization");
		//fprintf(stderr, "an error occurred during library initialization\n");
	}

	//if(FT_Init_FreeType(&m_library)) throw;
	if (FT_New_Face(m_library, freeType, 0, &m_face)) throw;

	// 设置字体输出参数
	restoreFont();

	// 设置C语言的字符集环境
	setlocale(LC_ALL, "");
}

// 释放FreeType资源
CvxText::~CvxText()
{
	FT_Done_Face(m_face);
	FT_Done_FreeType(m_library);
}

// 设置字体参数:
//
// font         - 字体类型, 目前不支持
// size         - 字体大小/空白比例/间隔比例/旋转角度
// underline   - 下画线
// diaphaneity   - 透明度
void CvxText::getFont(int* type, cv::Scalar* size, bool* underline, float* diaphaneity)
{
	if (type) *type = m_fontType;
	if (size) *size = m_fontSize;
	if (underline) *underline = m_fontUnderline;
	if (diaphaneity) *diaphaneity = m_fontDiaphaneity;
}

void CvxText::setFont(int* type, cv::Scalar* size, bool* underline, float* diaphaneity)
{
	// 参数合法性检查
	if (type) {
		if (type >= 0) m_fontType = *type;
	}
	if (size) {
		m_fontSize.val[0] = std::fabs(size->val[0]);
		m_fontSize.val[1] = std::fabs(size->val[1]);
		m_fontSize.val[2] = std::fabs(size->val[2]);
		m_fontSize.val[3] = std::fabs(size->val[3]);
	}
	if (underline) {
		m_fontUnderline = *underline;
	}
	if (diaphaneity) {
		m_fontDiaphaneity = *diaphaneity;
	}

	FT_Set_Pixel_Sizes(m_face, (int)m_fontSize.val[0], 0);
}

// 恢复原始的字体设置
void CvxText::restoreFont()
{
	m_fontType = 0;            // 字体类型(不支持)

	m_fontSize.val[0] = 80;      // 字体大小
	m_fontSize.val[1] = 0.5;   // 空白字符大小比例
	m_fontSize.val[2] = 0.1;   // 间隔大小比例
	m_fontSize.val[3] = 0;      // 旋转角度(不支持)

	m_fontUnderline = false;   // 下画线(不支持)

	m_fontDiaphaneity = 1.0;   // 色彩比例(可产生透明效果)

	// 设置字符大小
	FT_Set_Pixel_Sizes(m_face, (int)m_fontSize.val[0], 0);
}

// 输出函数(颜色默认为白色)
int CvxText::putText(cv::Mat& img, const char* text, cv::Point pos)
{
	return putText(img, text, pos, CV_RGB(255, 255, 255));
}

int CvxText::putText(cv::Mat& img, const wchar_t* text, cv::Point pos)
{
	return putText(img, text, pos, CV_RGB(255, 255, 255));
}

int CvxText::putText(cv::Mat& img, const char* text, cv::Point pos, cv::Scalar color)
{
	if (img.data == nullptr) return -1;
	if (text == nullptr) return -1;

	int i;
	for (i = 0; text[i] != '\0'; ++i) {
		wchar_t wc = text[i];

		// 解析双字节符号
		if (!isascii(wc)) mbtowc(&wc, &text[i++], 2);

		// 输出当前的字符
		putWChar(img, wc, pos, color);
	}

	return i;
}

int CvxText::putText(cv::Mat& img, const wchar_t* text, cv::Point pos, cv::Scalar color)
{
	if (img.data == nullptr) return -1;
	if (text == nullptr) return -1;

	int i;
	for (i = 0; text[i] != '\0'; ++i) {
		// 输出当前的字符
		putWChar(img, text[i], pos, color);
	}

	return i;
}

// 输出当前字符, 更新m_pos位置
void CvxText::putWChar(cv::Mat& img, wchar_t wc, cv::Point& pos, cv::Scalar color)
{
	// 根据unicode生成字体的二值位图
	FT_UInt glyph_index = FT_Get_Char_Index(m_face, wc);
	FT_Load_Glyph(m_face, glyph_index, FT_LOAD_DEFAULT);
	FT_Render_Glyph(m_face->glyph, FT_RENDER_MODE_MONO);

	FT_GlyphSlot slot = m_face->glyph;

	// 行列数
	int rows = slot->bitmap.rows;
	int cols = slot->bitmap.width;

	for (int i = 0; i < rows; ++i) {
		for (int j = 0; j < cols; ++j) {
			int off = i * slot->bitmap.pitch + j / 8;

			if (slot->bitmap.buffer[off] & (0xC0 >> (j % 8))) {
				int r = pos.y - (rows - 1 - i);
				int c = pos.x + j;

				if (r >= 0 && r < img.rows && c >= 0 && c < img.cols) {
					cv::Vec3b pixel = img.at<cv::Vec3b>(cv::Point(c, r));
					cv::Scalar scalar = cv::Scalar(pixel.val[0], pixel.val[1], pixel.val[2]);

					// 进行色彩融合
					float p = m_fontDiaphaneity;
					for (int k = 0; k < 4; ++k) {
						scalar.val[k] = scalar.val[k] * (1 - p) + color.val[k] * p;
					}

					img.at<cv::Vec3b>(cv::Point(c, r))[0] = (unsigned char)(scalar.val[0]);
					img.at<cv::Vec3b>(cv::Point(c, r))[1] = (unsigned char)(scalar.val[1]);
					img.at<cv::Vec3b>(cv::Point(c, r))[2] = (unsigned char)(scalar.val[2]);
				}
			}
		}
	}

	// 修改下一个字的输出位置
	double space = m_fontSize.val[0] * m_fontSize.val[1];
	double sep = m_fontSize.val[0] * m_fontSize.val[2];

	pos.x += (int)((cols ? cols : space) + sep);
}

源码

#include 
#include 
#include "CvxText.h"

int main()
{
	cv::Mat image = cv::imread("D:\\OpenCVtest\\images\\juice.png");

	std::string text = "我是果汁";
	int font_face = cv::FONT_HERSHEY_COMPLEX;
	double font_scale = 3;
	int thickness = 8;
	int baseline;

	//获取文本框的长宽
	cv::Size text_size = cv::getTextSize(text, font_face, font_scale, thickness, &baseline);

	//将文本框居中绘制
	cv::Point origin;
	origin.x = image.cols / 2 - text_size.width / 2;
	origin.y = image.rows / 2 + text_size.height / 2;
	CvxText chinese("D:\\OpenCVtest\\PutTextChinese\\SimHei.ttf");
	chinese.putText(image, text.c_str(), origin, cv::Scalar(255, 0, 0));
	imshow("文本绘制", image);
	cv::waitKey(0);
	return 0;
}

运行结果