OpenCV 例程200篇216. 绘制多段线和多边形

Posted 2022-09-01 YouCans

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【youcans 的 OpenCV 例程200篇】216. 绘制多段线和多边形

函数 cv.polylines() 用来绘制多边形曲线或多段线。
函数 cv.fillPoly() 用来绘制一个或多个填充的多边形区域。
函数 cv.fillConvexPoly() 用来绘制一个填充的凸多边形。

函数原型：

cv.polylines(img, pts, isClosed, color[, thickness=1, lineType=LINE_8, shift=0]) → img
cv.fillPoly(img, pts, color[, lineType=LINE_8, shift=0, offset=Point()]) → img
cv.fillConvexPoly(img, points, color[, lineType=LINE_8, shift=0]) → img

参数说明：

• img：输入输出图像，允许单通道灰度图像或多通道彩色图像
• pts：多边形顶点坐标， 二维 Numpy 数组的列表
• points：多边形顶点坐标，二维 Numpy 数组
• isClosed： 闭合标志，True 表示闭合多边形，False 表示多边形不闭合

注意事项：

1. 特别注意多边形顶点坐标 pts 的格式：
   pts 是一个列表，列表中的元素是二维 Numpy 数组，每个元素表示一组顶点坐标。
   二维 Numpy 数组的形状为 (m,2)，每行表示多边形的一个顶点的坐标 (xi,yi)，数据格式应为整型。

   例如：

   points1 = np.array([[200,100], [295,169], [259,281], [141,281], [105,169]], np.int)
   points2 = np.array([[200,400], [259,581], [105,469], [295,469], [141,581]])
   

   points1、points2 是形状为 (m,2) 的二维 Numpy 数组。
   对于函数 cv.fillConvexPoly，使用二维 Numpy 数组 points1 或 points2 作为参数。
   对于函数 cv.polylines 与 cv.fillPoly，不能直接把二维 Numpy 数组 points1 或 points2作为函数参数，而要将其作为列表的元素，如： [points1]、[points2] 或 [points1, points2]。

2. 函数 cv.polylines 与 cv.fillPoly 可以绘制或填充一个或多个多边形。
   当列表 pts 中只有一个元素，即一个二维 Numpy 数组时，绘制一个多边形；
   当列表 pts 中有多个元素，即多个二维 Numpy 数组时，绘制多个多边形，每个二维 Numpy 数组中的顶点坐标被作为一个多边形处理。

3. 闭合标志为 True 时绘制闭合多边形，将绘制从最后一个顶点到第一个顶点之间的线段；闭合标志为 False 时绘制非闭合的多段线，最后一个顶点与第一个顶点之间不连接。

4. 函数 cv.fillPoly 与 cv.fillConvexPoly 都可以绘制填充多边形。
   cv.fillConvexPoly 的运行速度比 cv.fillPoly 快得多，特别适合填充凸多边形，经常用于轮廓处理。

5. 函数 cv.fillConvexPoly 不仅可以填充凸多边形，还可以填充任何没有自相交的单调多边形，即轮廓最多与每条水平线相交两次的多边形（尽管其最顶部和/或底部边缘可能是水平的）。
   这句话来自官方文档，括号中内容“最顶部和/或底部边缘可能是水平的”不容易理解，可以结合例程 4.7 右下图理解。作者建议除轮廓处理外，尽量不要用 cv.fillConvexPoly 来填充非凸的多边形。

例程 A4.7：绘制多段线和多边形

   # A4.7 绘制多段线和多边形
    img = np.ones((980, 400, 3), np.uint8)*224
    img1 = img.copy()
    img2 = img.copy()
    img3 = img.copy()
    img4 = img.copy()

    # 多边形顶点
    points1 = np.array([[200,100], [295,169], [259,281], [141,281], [105,169]], np.int)
    points2 = np.array([[200,400], [259,581], [105,469], [295,469], [141,581]])  # (5,2)
    points3 = np.array([[200,700], [222,769], [295,769], [236,812], [259,881],
                     [200,838], [141,881], [164,812], [105,769], [178,769]])
    print(points1.shape, points2.shape, points3.shape)  # (5, 2) (5, 2) (10, 2)

    # 绘制多边形，闭合曲线
    pts1 = [points1]  # pts1 是列表，列表元素是形状为 (m,2) 的 numpy 二维数组
    cv.polylines(img1, pts1, True, (0,0,255))  # pts1  是列表
    cv.polylines(img1, [points2, points3], 1, 255, 2)  # 可以绘制多个多边形

    # 绘制多段线，曲线不闭合
    cv.polylines(img2, [points1], False, (0,0,255))
    cv.polylines(img2, [points2, points3], 0, 255, 2)  # 可以绘制多个多段线

    # 绘制填充多边形，注意交叉重叠部分处理
    cv.fillPoly(img3, [points1], (0,0,255))
    cv.fillPoly(img3, [points2, points3], 255)  # 可以绘制多个填充多边形

    # 绘制一个填充多边形，注意交叉重叠部分
    cv.fillConvexPoly(img4, points1, (0,0,255))
    cv.fillConvexPoly(img4, points2, 255)  # 不能绘制存在自相交的多边形
    cv.fillConvexPoly(img4, points3, 255)  # 可以绘制凹多边形，但要慎用

    plt.figure(figsize=(9, 6))
    plt.subplot(141), plt.title("closed polygon"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img1, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(142), plt.title("unclosed polygo"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img2, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(143), plt.title("fillPoly"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img3, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(144), plt.title("fillConvexPoly"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img4, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.tight_layout()
    plt.show()

【本节完】

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