【基于C++和Python的Opencv3学习笔记之基本图形的绘制】
程序员文章站
2023-12-24 22:02:09
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Opencv作为计算机视觉库，主要工作是处理和操作图像，因此如何存储和处理图像非常重要，opencv3主要运用Mat这个类来存储对象。
Mat类介绍
Mat类由两部分组成，矩阵头（主要是矩阵尺寸，存储方法、存储地址等）和一个指向存储像素值的矩阵的指针。为了解决传递图像可能产生的运算量大等问题，opencv使用了引用计数机制，即每个Mat对象都有自己信息头，但是共享同一个像素矩阵。赋值和拷贝构造函数只是复制信息头和矩阵指针，不复制矩阵。这种情况下，通过任何一个Mat对象对矩阵的改变都会影响其他对象，但是有时想复制矩阵本身，可以使用clone（）函数或者copyTo（）函数。
像素值的存储要指定颜色空间和数据类型，最简单的颜色空间是灰度空间，只有黑色和白色，通过不同组合达到不同程度的灰色，对于彩色的颜色空间，通常采用RGB颜色空间，有时候会加入透明度Alpha。数据类型决定了像素值的精度，最小的数据类型是char，占一个字节或者8位，可以是有符号（0到255）和（-128到127），还可以是float（4字节，32位）和double（8字节，64位）。
Opencv常见类和函数
Point类
Point类描述图像上的点，及由图像坐标x和y指定的二维点，用法如下：
Point point;
Point point = Point(10,8);
point.x = 5;
point.y = 10;
另外在Opnecv中有如下定义：
typedef Point<int> Point2i;
typedef Point2i Point;
typedef Point_<float> Point2f
所以Point<int>、Point2i、Point等价，Point_<float>、Point2f等价
2、Scalar类
Scalar（）表示有4个元素的数组，在Opencv常用于传递像素值，如RGB颜色值。其实如果只写三个参数，Opencv或默认为RGB三个参数
3、Rect类
Rect类的成员变量有x、y、width、height，分辨是左上角点的坐标和矩形的宽和高。常见的成员函数有，Size()返回值为Size，area()返回矩形的面积，contain（Point）判断点是否在矩形内，inside(Rect)判断矩形是否在矩形内，tl()返回左上角点的坐标，br()返回右下角点的坐标。
4、cvtColor()函数
cvtColor()函数是Opencv的颜色空间转换函数，函数原型如下：
void cvtColor（InputArray src, OutputArray dst, int coded, int dstCn=0）;
函数参数分别代表输入图像，输出图像，颜色空间转换标识符，目标图像的通道数（默认取源图像的通道数）
基本图形绘制（基于C++）
#include "stdafx.h"
#include<opencv2\core\core.hpp>
#include<opencv2\highgui\highgui.hpp>
#include<opencv2\imgproc\imgproc.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;
# define WINDOW_WIDTH 600
// 绘制不同角度椭圆
void DrawEllipse(Mat img, double angle)
{
int thickness = 2;
int lineType = 8;
// 调用ellipse函数
ellipse(img, Point( WINDOW_WIDTH / 2, WINDOW_WIDTH / 2), Size( WINDOW_WIDTH / 4, WINDOW_WIDTH / 16), angle,
0, 360, Scalar(255, 129, 0), thickness, lineType);
}
// 绘制实心圆
void DrawFilledCircle(Mat img, Point center)
{
int thickness = -1;
int lineType = 8;
circle(img, center, WINDOW_WIDTH / 32, Scalar(0, 0, 255), thickness, lineType);
}
// 绘制多边形
void DrawPolygon(Mat img)
{
int lineType = 8;
Point rookPoints[1][20];
rookPoints[0][0] = Point(WINDOW_WIDTH / 4, 7 * WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][1] = Point(3 * WINDOW_WIDTH / 4, 7 * WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][2] = Point(3 * WINDOW_WIDTH / 4, 13 * WINDOW_WIDTH / 16);
rookPoints[0][3] = Point(11 * WINDOW_WIDTH / 16, 13 * WINDOW_WIDTH / 16);
rookPoints[0][4] = Point(19 * WINDOW_WIDTH / 32, 3 * WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][5] = Point(3 * WINDOW_WIDTH / 4, 3 * WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][6] = Point(3 * WINDOW_WIDTH / 4, WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][7] = Point(26 * WINDOW_WIDTH / 40, WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][8] = Point(26 * WINDOW_WIDTH / 40, WINDOW_WIDTH / 4);
rookPoints[0][9] = Point(22 * WINDOW_WIDTH / 40, WINDOW_WIDTH / 4);
rookPoints[0][10] = Point(22 * WINDOW_WIDTH / 40, WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][11] = Point(18 * WINDOW_WIDTH / 40, WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][12] = Point(18 * WINDOW_WIDTH / 40, WINDOW_WIDTH / 4);
rookPoints[0][13] = Point(14 * WINDOW_WIDTH / 40, WINDOW_WIDTH / 4);
rookPoints[0][14] = Point(14 * WINDOW_WIDTH / 40, WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][15] = Point(WINDOW_WIDTH / 4, WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][16] = Point(WINDOW_WIDTH / 4, 3 * WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][17] = Point(13 * WINDOW_WIDTH / 32, 3 * WINDOW_WIDTH / 8);
rookPoints[0][18] = Point(5 * WINDOW_WIDTH / 16, 13 * WINDOW_WIDTH / 16);
rookPoints[0][19] = Point(WINDOW_WIDTH / 4, 13 * WINDOW_WIDTH / 16);
const Point *ppt[1] = { rookPoints[0] };
int npt[] = { 20 };
fillPoly(img, ppt, npt, 1, Scalar(255, 255, 255), lineType);
}
// 绘制线
void DrawLine(Mat img, Point start, Point end)
{
int thickness = 2;
int lineType = 8;
line(img, start, end, Scalar(0, 0, 0), thickness, lineType);
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
namedWindow("基本图形绘制1");
namedWindow("基本图形绘制2");
Mat img1 = Mat::zeros(WINDOW_WIDTH, WINDOW_WIDTH, CV_8UC3);
Mat img2 = Mat::zeros(WINDOW_WIDTH, WINDOW_WIDTH, CV_8UC3);
// 绘制椭圆
DrawEllipse(img1, 0);
DrawEllipse(img1, 45);
DrawEllipse(img1, 90);
DrawEllipse(img1, 135);
// 绘制实心圆
DrawFilledCircle(img1, Point(WINDOW_WIDTH / 2, WINDOW_WIDTH / 2));
// 显示图形1
imshow("基本图形绘制1", img1);
// 绘制多边形
DrawPolygon(img2);
// 绘制线段
DrawLine(img2, Point(100, 200), Point(500, 200));
// 显示图形2
imshow("基本图形绘制2", img2);
waitKey(0);
return 0;
}
基本图形绘制（基于Python）
# coding=UTF-8
import numpy as np
import cv2
WINDOW_WIDTH = 600
title_1 = '基本图形绘制1'
title_2 = '基本图形绘制2'
def DrawEllipse(img, angle):
'''
:param img:
:param angle:
:return:
'''
thickness = 2
lineType = 8
cv2.ellipse(img, ( WINDOW_WIDTH / 2, WINDOW_WIDTH / 2), ( WINDOW_WIDTH / 4, WINDOW_WIDTH / 16), angle, 0, 360,
(255, 129, 0), thickness, lineType)
def DrawFilledCircle(img, center):
'''
:param img:
:param center:
:return:
'''
thickeness = -1
lineType = 8;
cv2.circle(img, center, WINDOW_WIDTH / 32, (0, 0, 255), thickeness, lineType)
def DrawPolygon(img ):
'''
:param img:
:return:
'''
lineType = 8
a3 = np.array([[[100, 100], [500, 100], [500, 500], [100, 500]]])
cv2.fillPoly(img, a3, (255, 0, 0))
def DrawLine(img, start, end):
'''
:param img:
:param start:
:param end:
:return:
'''
thickness = 2
lineType = 8
cv2.line(img, start, end, (0, 0, 255), thickness, lineType)
if __name__=='__main__':
# 初始化
img1 = np.zeros((WINDOW_WIDTH, WINDOW_WIDTH, 3), np.uint8)
img2 = np.zeros((WINDOW_WIDTH, WINDOW_WIDTH, 3), np.uint8)
# 绘制椭圆
DrawEllipse(img1, 0)
DrawEllipse(img1, 45)
DrawEllipse(img1, 90)
DrawEllipse(img1, 135)
# 绘制实心圆
DrawFilledCircle(img1, ( WINDOW_WIDTH / 2, WINDOW_WIDTH / 2))
# 显示基本图形1
cv2.imshow(title_1, img1)
# 绘制多边形
DrawPolygon(img2)
# 绘制线段
DrawLine(img2, (200, 300), (400, 300))
# 显示基本图形1
cv2.imshow(title_2, img2)
cv2.waitKey(0)