OpenCV 例程 300篇254.OpenCV 绘制图像标记

Posted 2023-01-13 YouCans

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【youcans 的 OpenCV 例程 300篇】254. OpenCV 绘制标记

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 绘制标记

函数原型：

函数 cv.drawMarker 用来在图像上的指定位置绘制标记。

cv.drawMarker(img, position, color[, markerType=MARKER_CROSS, markerSize=20, thickness=1, line_type=8]) → 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
• position：标记点的坐标，(x1, y1) 格式的元组
• color：绘制标记的颜色
• markerType：标记类型，默认为 cv.MARKER_CROSS（十字标记）
  • cv.MARKER_CROSS：十字标记（类似加号），+
  • cv.MARKER_TILTED_CROSS：，倾斜的十字标记（类似乘号），$\times$
  • cv.MARKER_STAR：星形标记（类似米字），$★$
  • cv.MARKER_DIAMOND：钻石菱形标记，$\diamond$
  • cv.MARKER_SQUARE：方块标记，$\square$
  • cv.MARKER_TRIANGLE_UP：上三角标记，$△$
  • cv.MARKER_TRIANGLE_DOWN：下三角标记，$▽$
• markerSize：标记的轴向长度，默认值 20pixels

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。

例程 A4.15：在图像上绘制标记

本例程示例在图像上绘制标记。

    # A4.15 绘制标记
    img = np.ones((600, 800, 3), np.uint8)*205
    for i in range(7):  # 7 种标记
        cx = 100*(i+1)
        color = (0,0,255)
        cv.drawMarker(img, (cx, 100), color, markerType=i, markerSize=10)
        cv.drawMarker(img, (cx, 200), color, markerType=i, markerSize=20)
        cv.drawMarker(img, (cx, 300), color, markerType=i, markerSize=30)
        cv.drawMarker(img, (cx, 400), color, markerType=i, markerSize=40)
        cv.drawMarker(img, (cx, 500), color, markerType=i, markerSize=50)

    plt.figure(figsize=(9, 4))
    plt.subplot(121), plt.title("Draw marker"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(122), plt.title("Draw marker"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.tight_layout()
    plt.show()

** 延伸阅读**

7.3 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

7.4 绘制矩形

函数原型：

函数 cv.rectangle() 用来在图像上绘制垂直于图像边界的矩形。

cv.rectangle(img, pt1, pt2, color[, thickness=1, lineType=LINE_8, shift=0]) → img
cv.rectangle(img, rec, color[, thickness=1, 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

• pt1：矩阵第一个点的坐标，(x1, y1) 格式的元组

• pt2：与 pt1 成对角的矩阵第二个点的坐标，(x2, y2) 格式的元组

• 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：绘制矩形的线宽，默认值 1px，负数表示矩形内部填充

• lineType：绘制线段的线性，默认为 LINE_8

• shift：点坐标的小数位数，默认为 0

例程 A4.3：在图像上绘制倾斜的矩形

cv.rectangle 只能在图像上绘制垂直于边界的矩形。如果需要绘制倾斜的矩形，则要获得倾斜矩形的各个顶点坐标，通过绘制直线构造成为闭合的矩形。

    # A4.3 在图像上绘制倾斜的矩形
    height, width, channels = 600, 400, 3
    img = np.ones((height, width, channels), np.uint8)*192  # 创建黑色图像 RGB=0

    # 围绕矩形中心旋转
    x, y, w, h = (100, 200, 200, 100)  # 左上角坐标 (x,y), 宽度 w，高度 h
    cx, cy = x+w//2, y+h//2  # 矩形中心
    img1 = img.copy()
    cv.circle(img1, (cx,cy), 4, (0,0,255), -1)  # 旋转中心
    angle = [15, 30, 45, 60, 75, 90]  # 旋转角度，顺时针方向
    for i in range(len(angle)):
        ang = angle[i] * np.pi / 180
        x1 = int(cx + (w/2)*np.cos(ang) - (h/2)*np.sin(ang))
        y1 = int(cy + (w/2)*np.sin(ang) + (h/2)*np.cos(ang))
        x2 = int(cx + (w/2)*np.cos(ang) + (h/2)*np.sin(ang))
        y2 = int(cy + (w/2)*np.sin(ang) - (h/2)*np.cos(ang))
        x3 = int(cx - (w/2)*np.cos(ang) + (h/2)*np.sin(ang))
        y3 = int(cy - (w/2)*np.sin(ang) - (h/2)*np.cos(ang))
        x4 = int(cx - (w/2)*np.cos(ang) - (h/2)*np.sin(ang))
        y4 = int(cy - (w/2)*np.sin(ang) + (h/2)*np.cos(ang))
        color = (30*i, 0, 255-30*i)
        cv.line(img1, (x1,y1), (x2,y2), color)
        cv.line(img1, (x2,y2), (x3,y3), color)
        cv.line(img1, (x3,y3), (x4,y4), color)
        cv.line(img1, (x4,y4), (x1,y1), color)

    # 围绕矩形左上顶点旋转
    x, y, w, h = (200, 200, 200, 100)  # 左上角坐标 (x,y), 宽度 w，高度 h
    img2 = img.copy()
    cv.circle(img2, (x, y), 4, (0,0,255), -1)  # 旋转中心
    angle = [15, 30, 45, 60, 75, 90, 120, 150, 180, 225]  # 旋转角度，顺时针方向
    for i in range(len(angle)):
        ang = angle[i] * np.pi / 180
        x1, y1 = x, y
        x2 = int(x + w * np.cos(ang))
        y2 = int(y + w * np.sin(ang))
        x3 = int(x + w * np.cos(ang) - h * np.sin(ang))
        y3 = int(y + w * np.sin(ang) + h * np.cos(ang))
        x4 = int(x - h * np.sin(ang))
        y4 = int(y + h * np.cos(ang))
        color = (30 * i, 0, 255 - 30 * i)
        cv.line(img2, (x1, y1), (x2, y2), color)
        cv.line(img2, (x2, y2), (x3, y3), color)
        cv.line(img2, (x3, y3), (x4, y4), color)
        cv.line(img2, (x4, y4), (x1, y1), color)

    plt.figure(figsize=(9, 6))
    plt.subplot(121), plt.title("img1"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img1, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.subplot(122), plt.title("img2"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img2, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.show()

例程结果：

7.5 绘制圆形

函数原型：

函数 cv.circle() 用来在图像上绘制圆形。

cv.circle(img, center, radius, color[, thickness=1, 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

• center：圆心点的坐标，(x, y) 格式的元组

• radius：圆的半径，整数

• 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：绘制矩形的线宽，默认值 1px，负数表示矩形内部填充

• lineType：绘制线段的线性，默认为 LINE_8

• shift：点坐标的小数位数，默认为 0

7.4 绘制椭圆

函数原型：

函数 cv.ellipse() 用来在图像上绘制椭圆轮廓、填充椭圆、椭圆弧或填充椭圆扇区。

cv.ellipse(img, center, axes, angle, startAngle, endAngle, color[, thickness=1, lineType=LINE_8, shift=0]) → img
cv.ellipse(img, box, color[, thickness=1, lineType=LINE_8]) → 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
• center：椭圆中心点的坐标，(x, y) 格式的元组
• axes：椭圆半轴长度，(hfirst, hsecond) 格式的元组
• angle： 椭圆沿 x轴方向的旋转角度（角度制，顺时针方向）
• startAngle：绘制的起始角度
• endAngle：绘制的终止角度
• box：通过 RotatedRec 类表示椭圆
• 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：绘制矩形的线宽，默认值 1px，负数表示矩形内部填充
• lineType：绘制线段的线性，默认为 LINE_8
• shift：点坐标的小数位数，默认为 0

    # A4.6 基于多段线绘制近似椭圆
    img = np.ones((400, 600, 3), np.uint8)*224

    cx, cy = 100, 150
    halfAxesLength = (70, 40)
    angle, startAng, endAng = 30, 0, 360
    delta = [10, 20, 30, 40]
    for i in range(len(delta)):
        color = (i*60, i*60, 255-i*60)
        pts = cv.ellipse2Poly((cx+140*i, cy), halfAxesLength, angle, startAng, endAng, delta[i])  # (351,2)
        points = np.array(pts)
        cv.polylines(img, [points], True, color, thickness=1)  # 绘制近似多边形
        points[:,1] += 160
        cv.fillPoly(img, [points], color)  # 绘制填充近似多边形
        text1 = "delta=".format(delta[i])
        text2 = "num=".format(pts.shape)
        cv.putText(img, text1, (140*i+25, 30), cv.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, 255)
        cv.putText(img, text2, (140*i+25, 50), cv.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, 255)
        print(pts.shape, points.shape)

    plt.figure(figsize=(9, 6))
    plt.title("Polygon approximated ellipse"), plt.axis('off')
    plt.imshow(cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2RGB))
    plt.show()

【本节完】

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