OpenCV如何在使用单个静态图像时将速度矢量绘制为箭头

Posted 2023-02-21

【中文标题】OpenCV如何在使用单个静态图像时将速度矢量绘制为箭头

【英文标题】：OpenCV How to Plot velocity vectors as arrows in using single static image

【发布时间】：2012-04-15 10:52:09

【问题描述】：

我正在尝试绘制速度矢量，就像在 matlab 中我们使用“quiver”函数 http://www.mathworks.com/help/techdoc/ref/quiver.html

我需要使用 OpenCV 库在 C++ 中移植相同的方法。

听说有几种光流方法，即Lucas and Kanade (cvCalOpticalFlowLK) or Horn and Schunck (cvCalOpticalFlowHS) or Block Matching method (cvCalOpticalFlowBM)

但是所有这些功能都需要两张图像，而我需要使用一张图像，因为我正在处理指纹。

请帮帮我...

[编辑] 找到解决方案

void cvQuiver(IplImage*Image,int x,int y,int u,int v,CvScalar Color,
                                            int Size,int Thickness)
cv::Point pt1,pt2;
double Theta;
double PI = 3.1416;

if(u==0)
    Theta=PI/2;
else
    Theta=atan2(double(v),(double)(u));

pt1.x=x;
pt1.y=y;

pt2.x=x+u;
pt2.y=y+v;

cv::line(Image,pt1,pt2,Color,Thickness,8);  //Draw Line


Size=(int)(Size*0.707);


if(Theta==PI/2 && pt1.y > pt2.y)
    
    pt1.x=(int)(Size*cos(Theta)-Size*sin(Theta)+pt2.x);
    pt1.y=(int)(Size*sin(Theta)+Size*cos(Theta)+pt2.y);
    cv::line(Image,pt1,pt2,Color,Thickness,8);  //Draw Line

    pt1.x=(int)(Size*cos(Theta)+Size*sin(Theta)+pt2.x);
    pt1.y=(int)(Size*sin(Theta)-Size*cos(Theta)+pt2.y);
    cv::line(Image,pt1,pt2,Color,Thickness,8);  //Draw Line
  
else
    pt1.x=(int)(-Size*cos(Theta)-Size*sin(Theta)+pt2.x);
    pt1.y=(int)(-Size*sin(Theta)+Size*cos(Theta)+pt2.y);
    cv::line(Image,pt1,pt2,Color,Thickness,8);  //Draw Line

    pt1.x=(int)(-Size*cos(Theta)+Size*sin(Theta)+pt2.x);
    pt1.y=(int)(-Size*sin(Theta)-Size*cos(Theta)+pt2.y);
    cv::line(Image,pt1,pt2,Color,Thickness,8);  //Draw Line
    

【参考方案1】：

我在这里完成了当前的答案，但未能给出每个箭头尖端的正确大小。 MATLAB 这样做的方式是，当箭头接近一个点时，它没有任何尖端，而对于长箭头，它会显示一个大尖端，如下图所示。

为了获得这种效果，我们需要在箭头长度范围内对每个箭头的“尖端大小”进行标准化。以下代码可以解决问题

    double l_max = -10;

    for (int y = 0; y < img_sz.height; y+=10)                                                           // First iteration, to compute the maximum l (longest flow)
    
        for (int x = 0; x < img_sz.width; x+=10)
        
            double dx = cvGetReal2D(velx, y, x);                                                        // Gets X component of the flow
            double dy = cvGetReal2D(vely, y, x);                                                        // Gets Y component of the flow

            CvPoint p = cvPoint(x, y);

            double l = sqrt(dx*dx + dy*dy);                                                             // This function sets a basic threshold for drawing on the image

            if(l>l_max) l_max = l;
        
    


    for (int y = 0; y < img_sz.height; y+=10)

    for (int x = 0; x < img_sz.width; x+=10)
    
        double dx = cvGetReal2D(velx, y, x);                                                        // Gets X component of the flow
        double dy = cvGetReal2D(vely, y, x);                                                        // Gets Y component of the flow

        CvPoint p = cvPoint(x, y);

        double l = sqrt(dx*dx + dy*dy);                                                             // This function sets a basic threshold for drawing on the image
        if (l > 0)
        
            double spinSize = 5.0 * l/l_max;                                                        // Factor to normalise the size of the spin depeding on the length of the arrow

            CvPoint p2 = cvPoint(p.x + (int)(dx), p.y + (int)(dy));
            cvLine(resultDenseOpticalFlow, p, p2, CV_RGB(0,255,0), 1, CV_AA);

            double angle;                                                                           // Draws the spin of the arrow
            angle = atan2( (double) p.y - p2.y, (double) p.x - p2.x );

            p.x = (int) (p2.x + spinSize * cos(angle + 3.1416 / 4));
            p.y = (int) (p2.y + spinSize * sin(angle + 3.1416 / 4));
            cvLine( resultDenseOpticalFlow, p, p2, CV_RGB(0,255,0), 1, CV_AA, 0 );

            p.x = (int) (p2.x + spinSize * cos(angle - 3.1416 / 4));
            p.y = (int) (p2.y + spinSize * sin(angle - 3.1416 / 4));
            cvLine( resultDenseOpticalFlow, p, p2, CV_RGB(0,255,0), 1, CV_AA, 0 );

        
   

这是 OpenCV 代码的外观示例

我希望这可以帮助其他人在谷歌上搜索相同的问题。

【讨论】：

@wolvorinePk 很高兴它对某人有所帮助！

@Dan ：我建议您编辑代码并将其放在像“arrowedLine()”这样的函数中。哪个语法与 cv::line() 相似？

【参考方案2】：

根据 Dan 的代码和 mkuse 的建议，这里有一个与 cv::line() 语法相同的函数：

static void arrowedLine(InputOutputArray img, Point pt1, Point pt2, const Scalar& color,
int thickness=1, int line_type=8, int shift=0, double tipLength=0.1)

    const double tipSize = norm(pt1-pt2)*tipLength; // Factor to normalize the size of the tip depending on the length of the arrow
    line(img, pt1, pt2, color, thickness, line_type, shift);
    const double angle = atan2( (double) pt1.y - pt2.y, (double) pt1.x - pt2.x );
    Point p(cvRound(pt2.x + tipSize * cos(angle + CV_PI / 4)),
    cvRound(pt2.y + tipSize * sin(angle + CV_PI / 4)));
    line(img, p, pt2, color, thickness, line_type, shift);
    p.x = cvRound(pt2.x + tipSize * cos(angle - CV_PI / 4));
    p.y = cvRound(pt2.y + tipSize * sin(angle - CV_PI / 4));
    line(img, p, pt2, color, thickness, line_type, shift);

我们将看看那些维护 OpenCV 存储库的人是否会喜欢它:-)

【讨论】：

下一个 OpenCV 版本将有 cv::arrowedLine 可用

【参考方案3】：

cvCalOpticalFlowLK 不绘制速度矢量，它计算这些速度矢量。如果您没有这些向量，则必须使用两个图像调用此函数。我猜你已经有了这些向量，你只是想绘制它们。

在这种情况下，您可以使用cv::line function，例如：

cv::line(yourImage, cv::Point(baseX, baseY), cv::Point(endX, endY));

希望对您有所帮助！

【讨论】：

感谢我尝试了一系列不同的方法来使用单个图像创建箭头，现在它可以工作了。

绘制没有符号（方向/箭头提示）的向量是不好的做法。我推荐下面的答案。