opencv c++函数 基础7 随机数发生器&绘制文字

目的

本节你将学到:

• 使用 随机数发生器类 (RNG) 并得到均匀分布的随机数。
• 通过使用函数 putText 显示文字。

代码

• 在之前的章节中 (基本绘图) 我们绘制过不同的几何图形, 我提供了一些绘制参数，比如 coordinates（坐标） (在绘制点 Points 的时候 ), color（颜色）, thickness（线条-粗细，点-大小）, 等等... ，你会发现我们给出了这些参数明确的数值。
• 在本章中, 我们会试着赋予这些参数 random随机 的数值。 并且, 我们会试图在图像上绘制大量的几何图形. 因为我们将用随机的方式初始化这些图形, 这个过程将很自然的用到 loops循环 .
• 本代码在OpenCV的sample文件夹下，如果招不到，你可以从这里 here 得到它： .

说明

1. 让我们检视 main 函数。我们发现第一步是实例化一个 Random Number Generator（随机数发生器对象） (RNG):

   RNG rng( 0xFFFFFFFF );
   

   RNG的实现了一个随机数发生器。 在上面的例子中, rng 是用数值 0xFFFFFFFF 来实例化的一个RNG对象。

2. 然后我们初始化一个 0 矩阵(代表一个全黑的图像), 并且指定它的宽度，高度，和像素格式:

   /// 初始化一个0矩阵
   Mat image = Mat::zeros( window_height, window_width, CV_8UC3 );
   
   /// 把它会知道一个窗口中
   imshow( window_name, image );
   

3. 然后我们开始疯狂的绘制。看过代码时候你会发现它主要分八个部分，正如函数定义的一样：

   /// 现在我们先画线
   c = Drawing_Random_Lines(image, window_name, rng);
   if( c != 0 ) return 0;
   
   /// 继续，这次是一些矩形
   c = Drawing_Random_Rectangles(image, window_name, rng);
   if( c != 0 ) return 0;
   
   /// 画一些弧线
   c = Drawing_Random_Ellipses( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
   
   /// 画一些折线
   c = Drawing_Random_Polylines( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
   
   /// 画被填充的多边形
   c = Drawing_Random_Filled_Polygons( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
   
   /// 画圆
   c = Drawing_Random_Circles( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
   
   /// 在随机的地方绘制文字
   c = Displaying_Random_Text( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
   
   /// Displaying the big end!
   c = Displaying_Big_End( image, window_name, rng );
   

   所有这些范数都遵循相同的模式，所以我们只分析其中的一组，因为这适用于所有。

4. 查看函数 Drawing_Random_Lines:

   int Drawing_Random_Lines( Mat image, char* window_name, RNG rng )
   {
     int lineType = 8;
     Point pt1, pt2;
   
     for( int i = 0; i < NUMBER; i++ )
     {
      pt1.x = rng.uniform( x_1, x_2 );
      pt1.y = rng.uniform( y_1, y_2 );
      pt2.x = rng.uniform( x_1, x_2 );
      pt2.y = rng.uniform( y_1, y_2 );
   
      line( image, pt1, pt2, randomColor(rng), rng.uniform(1, 10), 8 );
      imshow( window_name, image );
      if( waitKey( DELAY ) >= 0 )
      { return -1; }
     }
     return 0;
   }
   

   我们可以看到：

   • for 循环将重复 NUMBER 次。 并且函数 line 在循环中, 这意味着要生成 NUMBER 条线段。

   • 线段的两个端点分别是 pt1 和 pt2. 对于 pt1 我们看到:

     pt1.x = rng.uniform( x_1, x_2 );
     pt1.y = rng.uniform( y_1, y_2 );
     

     • 我们知道 rng 是一个 随机数生成器 对象。在上面的代码中我们调用了 rng.uniform(a,b) 。这指定了一个在 a 和 b 之间的均匀分布(包含 a, 但不含 b)。

     • 由上面的说明，我们可以推断出 pt1 和 pt2 将会是随机的数值，因此产生的线段是变幻不定的，这会产生一个很好的视觉效果（从下面绘制的图片可以看出）。

     • 我们还可以发现, 在 line 的参数设置中，对于 color 的设置我们用了：

       randomColor(rng)
       

       让我们来看看函数的实现：

       static Scalar randomColor( RNG& rng )
         {
         int icolor = (unsigned) rng;
         return Scalar( icolor&255, (icolor>>8)&255, (icolor>>16)&255 );
         }
       

       正如我们看到的，函数的返回值是一个用三个随机数初始化的 Scalar 对象，这三个随机数代表了颜色的 R, G, B 分量。所以，线段的颜色也是随机的！

5. 上面的解释同样适用于其它的几何图形，比如说参数 center（圆心） 和 vertices（顶点） 也是随机的。

6. 在结束之前，我们还应该看看函数 Display_Random_Text 和 Displaying_Big_End, 因为它们有一些有趣的特征:

7. Display_Random_Text:

   int Displaying_Random_Text( Mat image, char* window_name, RNG rng )
   {
     int lineType = 8;
   
     for ( int i = 1; i < NUMBER; i++ )
     {
       Point org;
       org.x = rng.uniform(x_1, x_2);
       org.y = rng.uniform(y_1, y_2);
   
       putText( image, "Testing text rendering", org, rng.uniform(0,8),
                rng.uniform(0,100)*0.05+0.1, randomColor(rng), rng.uniform(1, 10), lineType);
   
       imshow( window_name, image );
       if( waitKey(DELAY) >= 0 )
         { return -1; }
     }
   
     return 0;
   }
   

   这些看起来都很熟悉，但是这一句：

   putText( image, "Testing text rendering", org, rng.uniform(0,8),
            rng.uniform(0,100)*0.05+0.1, randomColor(rng), rng.uniform(1, 10), lineType);
   

   函数 putText 都做了些什么？在我们的例子中：

   • 在 image 上绘制文字 “Testing text rendering” 。
   • 文字的左下角将用点 org 指定。
   • 字体参数是用一个在  之间的整数来定义。
   • 字体的缩放比例是用表达式 rng.uniform(0, 100)x0.05 + 0.1 指定(表示它的范围是 )。
   • 字体的颜色是随机的 (记为 randomColor(rng))。
   • 字体的粗细范围是从 1 到 10, 表示为 rng.uniform(1,10) 。

   因此, 我们将绘制 (与其余函数类似) NUMBER 个文字到我们的图片上，以位置随机的方式。

8. Displaying_Big_End

   int Displaying_Big_End( Mat image, char* window_name, RNG rng )
   {
     Size textsize = getTextSize("OpenCV forever!", CV_FONT_HERSHEY_COMPLEX, 3, 5, 0);
     Point org((window_width - textsize.width)/2, (window_height - textsize.height)/2);
     int lineType = 8;
   
     Mat image2;
   
     for( int i = 0; i < 255; i += 2 )
     {
       image2 = image - Scalar::all(i);
       putText( image2, "OpenCV forever!", org, CV_FONT_HERSHEY_COMPLEX, 3,
              Scalar(i, i, 255), 5, lineType );
   
       imshow( window_name, image2 );
       if( waitKey(DELAY) >= 0 )
         { return -1; }
     }
   
     return 0;
   }
   

   除了 getTextSize (用于获取文字的大小参数), 我们可以发现在 for 循环里的新操作：

     image2 = image - Scalar::all(i)
   
   **image2** 是 **image** 和 **Scalar::all(i)** 的差。事实上，**image2** 的每个像素都是 **image** 的每个像素减去 **i** (对于每个像素，都是由R，G，B三个分量组成，每个分量都会独立做差)的差。

我们还要知道，减法操作  总是 保证是  合理 的操作, 这表明结果总是在合理的范围内 (这个例子里结果不会为负数，并且保证在 0～255的合理范围内)。

结果

正如你在代码部分看到的, 程序将依次执行不同的绘图函数，这将：

1. 首先 NUMBER 条线段将出现在屏幕上，正如截图所示：

2. 然后，一个新的图形，这次是一些矩形：

3. 现在，一些弧线会出现，每一个弧线都有随机的位置，大小，边缘的粗细和弧长：

4. 现在,带有三个参数的 polylines（折线） 将会出现在屏幕上，同样以随机的方式：

   

5. 填充的多边形 (这里是三角形) 会出现.

6. 最后出现的图形：圆

   

7. 在结尾处,文字 “Testing Text Rendering” 将会以不同的字体，大小，颜色和位置出现在屏幕上。

8. 最后 (这也顺便表达了OpenCV的宗旨):