OpenCV 例程200篇210. 绘制直线也会有这么多坑？

Posted 2022-09-01 YouCans

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【youcans 的 OpenCV 例程200篇】210. 绘制直线也会有这么多坑？

我不是标题党。

绘制直线当然是最简单的绘图，能有什么坑呢？不信的同学可以直接跳到注意事项。就算你是 OpenCV 大神，如果这 10 个问题点你都掌握，那我是真的服了。

7.1 绘图函数基本参数

OpenCV提供了绘图功能，可以在图像上绘制直线、矩形、圆、椭圆等各种几何图形。

函数 cv.line()、cv.rectangle()、cv.circle()、cv.polylines() 等分别用来在图像中绘制直线、矩形、圆形、多边形等几何形状，这些绘图函数中有一些的设置参数，介绍如下：

• img：输入输出图像，格式不限
• color：绘图线条的颜色，(b,g,r) 格式的元组，或者表示灰度值的标量
• • thickness：绘制线条的粗细，默认值 1px，-1 表示内部填充
• lineType：绘制线段的线性，默认为 LINE_8
  • cv.FILLED：内部填充（实心图形）
  • cv.LINE_4：4 邻接线型
  • cv.LINE_8：8 邻接线型
  • cv.LINE_AA：抗锯齿线型，图像更平滑
• shift：点坐标的小数位数，默认为 0

7.2 绘制直线

函数原型

函数 cv.line() 用来在图像中绘制直线，函数 cv.arrowedLine() 用来在图像中绘制带箭头直线。

cv.line(img, pt1, pt2, color[, thickness=1, lineType=LINE_8, shift=0]) → img
cv.arrowedLine(img, pt1, pt2, color[, thickness=1, line_type=8, shift=0, tipLength=0.1]) → img

函数 cv.line() 绘制图像中点 pt1 与点 pt2 之间的线段，函数 cv.arrowedLine() 绘制图像中点 pt1 与点 pt2 之间的带箭头线段。

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
• pt1：线段第一个点的坐标，(x1, y1)
• pt2：线段第二个点的坐标，(x2, y2)
• tipLength：箭头部分长度与线段长度的比例，默认为 0.1

注意事项：

1. 绘图操作会直接对传入的图像 img 进行修改，是否接受函数返回值都可以。如果要保持输入图像不变则要用 img.copy() 进行复制。
2. 使用线段的起点 pt1、终点 pt2 绘制直线，注意起点终点坐标的格式是 (x,y) 而不是 (y,x)。
3. 箭头从起点 pt1 指向终点 pt2，通过交换起点 pt1 和终点 pt2 重复绘制，可以生成双向箭头的线段。
4. 如果终点坐标超出了图像边界，则绘制的线段由图像边界剪裁。即直线的形状由 pt1、pt2 决定，但线段终点是直线 pt1-pt2 与图像边界的交点。如果终点坐标超出图像边界，箭头可能显示不全或显示不出来。
5. 在彩色图像上绘图，线条颜色 color 可以元组 (b,g,r) 表示，如 (0,0,255) 表示红色；也可以是标量 b，但并不是表示灰度线条，而是表示颜色 (b,0,0)。
6. 在单通道的灰度图像上只能绘制灰度线条，不能绘制彩色线条。但是，线条颜色 color 可以是标量 b，也可以是元组 (b,g,r)，都会被解释为灰度值 b。元组中的后两个通道的参数是无效的。
7. 如果设置了 thickness，关键词 “lineType” 可以省略；如果没有设置 thickness，则关键词 “lineType” 不能省略，否则输入的线型参数会被错误地解释为线宽。
8. 在绘制直线时不能选择填充线型 “cv.FILLED”，否则会报错。
9. 在图像尺寸较小时，LINE_4 线型存在明显的锯齿，LINE_AA 线型更加平滑。但是如果图像尺寸较大，则线型的影响并不大，推荐采用默认值 LINE_8。
10. 箭头与直线的夹角是 $\pm 45^o$，tipLength 表示箭头部分长度与线段长度的比例。

以上这些注意事项，请对照例程和结果图再回顾一下。

例程 A4.1：在图像上绘制直线

    # A4.1 在图像上绘制直线
    height, width, channels = 200, 120, 3
    img = np.ones((height, width, channels), np.uint8)*160  # 创建黑色图像 RGB=0

    # 注意 pt1, pt2 坐标的格式是 (x,y) 而不是 (y,x)
    img1 = img.copy()
    cv.line(img1, (0,0), (200,150), (0,0,255), 1)  # 红色 R=255
    cv.line(img1, (0,0), (150,200), (0,255,0), 1)  # 绿色 G=255
    cv.line(img1, (0,50), (200,50), (128,0,0), 2)  # 深蓝色 B = 128
    cv.line(img1, (0,100), (200,100), 128, 2)  # color=128 等效于 (128,0,0)
    cv.line(img1, (0,150), (200,150), 255, 2)  # color=255 等效于 (255,0,0)

    img2 = img.copy()
    # img2 = cv.line(img2, (0,120), (100,180), (0,0,255), lineType=cv.FILLED)  # cv.FILLED 非法
    img2 = cv.line(img2, (0,80), (150,160), (0,0,255), lineType=cv.LINE_4)  # 红色，cv.LINE_4
    img2 = cv.line(img2, (0,40), (150,120), (0,0,255), lineType=cv.LINE_8)  # 红色，cv.LINE_8
    img2 = cv.line(img2, (0,0), (150,80), (0,0,255), lineType=cv.LINE_AA)  # 红色，cv.LINE_AA
    # 如果设置了 thickness，关键词 "lineType" 可以省略
    img2 = cv.line(img2, (150,10), (20,50), (0,255,0), 1, cv.LINE_8)  # 绿色
    img2 = cv.line(img2, (150,60), (20,100), (0,255,0), 1, cv.LINE_AA)  # 绿色
    # 如果没有设置 thickness，则关键词 "lineType" 不能省略
    img2 = cv.line(img2, (150,110), (30,150), (255,0,0), cv.LINE_8)  # 蓝色, cv.LINE 被识别为线宽
    img2 = cv.line(img2, (150,160), (30,200), (255,0,0), cv.LINE_AA)  # 蓝色, cv.LINE 被识别为线宽

    # img3 = img.copy()
    # tipLength 指箭头部分长度与整个线段长度的比例
    img3 = cv.arrowedLine(img.copy(), (10,0), (100,30), (0,0,255), tipLength=0.05)  # 从 pt1 指向 pt2
    img3 = cv.arrowedLine(img3, (10,50), (100,80), (0,0,255), tipLength=0.1)
    img3 = cv.arrowedLine(img3, (10,100), (100,130), (0,0,255), tipLength=0.2)  # 双向箭头
    img3 = cv.arrowedLine(img3, (100,130), (10,100), (0,0,255), tipLength=0.2)  # 双向箭头
    img3 = cv.arrowedLine(img3, (10,150), (200,200), (0,0,255), tipLength=0.1)  # 终点越界，箭头不显示

    # 没有使用 img.copy(), 将直接改变 img，并相互影响
    img4 = cv.line(img, (0,100), (150,100), (0,255,0), 1)  # 水平线, y=100
    img5 = cv.line(img, (75,0), (75,200), (0,0,255), 1)  # 垂直线, x= 60

    # 绘制直线可以用于灰度图像，参数 color 只有第一通道值有效，并被设为灰度值
    gray = np.zeros((height, width), np.uint8)  # 创建灰度图像
    img6 = cv.line(gray, (0,10), (200,10), (0,255,255), 2)
    img6 = cv.line(gray, (0,30), (200,30), (64,128,255), 2)
    img6 = cv.line(gray, (0,60), (200,60), (128,64,255), 2)
    img6 = cv.line(gray, (0,100), (200,100), (255,0,255), 2)
    img6 = cv.line(gray, (20,0), (20,200), 128, 2)
    img6 = cv.line(gray, (60,0), (60,200), (255,0,0), 2)
    img6 = cv.line(gray, (100,0), (100,200), (255,255,255), 2)
    print(gray.shape, img6.shape)

    plt.figure(figsize=(9, 6))
    plt.subplot(231), plt.title("img1"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img1, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(232), plt.title("img2"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img2, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(233),plt.title("img3"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img3, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(234), plt.title("img4"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img4, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(235), plt.title("img5"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img5, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(236),plt.title("img6"), plt.axis('off')
    plt.imshow(img6, cmap="gray")
    plt.tight_layout()
    plt.show()

例程说明：

本例程运行结果如下图所示。前文中的注意事项，可以对照例程中的注释和运行结果图来阅读。

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【本节完】

版权声明：
参考文献： Use the Photoshop Levels adjustment (adobe.com)
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