opencv進階02-在圖像上繪制多種幾何圖形

OpenCV 提供了方便的繪圖功能，使用其中的繪圖函數可以繪制直線、矩形、圓、橢圓等多種幾何圖形，還能在圖像中的指定位置添加文字說明。

OpenCV 提供了繪制直線的函數 cv2.line()、繪制矩形的函數 cv2.rectangle()、繪制圓的函數cv2.circle()、繪制橢圓的函數cv2.ellipse()、繪制多邊形的函數 cv2.polylines()、在圖像內添加文字的函數 cv2.putText()等多種繪圖函數。

這些繪圖函數有一些共有的參數，主要用于設置源圖像、顏色、線條屬性等。下面對這些共有參數做簡單的介紹。

img：在其上面繪制圖形的載體圖像（繪圖的容器載體，也稱為畫布、畫板）。
color：繪制形狀的顏色。通常使用 BGR 模型表示顏色，例如，(0, 255, 0)表示綠色。對于灰度圖像，只能傳入灰度值。需要注意，顏色通道的順序是 BGR，而不是 RGB。
thickness：線條的粗細。默認值是 1，如果設置為-1，表示填充圖形（即繪制的圖形是實心的）。
lineType：線條的類型，默認是 8 連接類型。lineType 參數的值及說明如表 19-1 所示。

在這里插入圖片描述

shift：數據精度。該參數用來控制數值（例如圓心坐標等）的精度，一般情況下不需要設置。

繪制直線

OpenCV 提供了函數 cv2.line()用來繪制直線（線段）。該函數的語法格式為：

img = cv2.line( img, pt1, pt2, color[, thickness[, lineType ]])

式中：

參數 img、color、thickness、lineType 的含義如前面的說明所示。
pt1 表示線段的第 1 個點（起點）。
pt2 表示線段的第 2 個點（終點）。

示例：使用 cv2.line()函數在一個黑色背景圖像內繪制三條線段。

import numpy as np
import cv2
n = 300  # 圖像尺寸# 創建一個空白的彩色圖像，尺寸為(n+1) x (n+1)，3通道（RGB）
img = np.zeros((n+1, n+1, 3), np.uint8)# 在圖像上繪制藍色直線，起點為(0,0)，終點為(n,n)，線寬為3
img = cv2.line(img, (0, 0), (n, n), (255, 0, 0), 3)# 在圖像上繪制綠色直線，起點為(0,100)，終點為(n,100)，線寬為1
img = cv2.line(img, (0, 100), (n, 100), (0, 255, 0), 1)# 在圖像上繪制紅色直線，起點為(100,0)，終點為(100,n)，線寬為6
img = cv2.line(img, (100, 0), (100, n), (0, 0, 255), 6)winname = 'line-demo'  # 窗口名稱# 創建一個窗口并設置窗口名字
cv2.namedWindow(winname)# 在窗口中顯示圖像
cv2.imshow(winname, img)# 等待鍵盤按鍵，0表示無限等待
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

運行結果：

在這里插入圖片描述

繪制矩形

OpenCV 提供了函數 cv2.rectangle()用來繪制矩形。該函數的語法格式為：

img = cv2.rectangle( img, pt1, pt2, color[, thickness[, lineType]] )

式中：

參數 img、color、thickness、lineType 的含義如前面的說明所示。
pt1 為矩形頂點。
pt2 為矩形中與 pt1 對角的頂點。

使用函數 cv2.rectangle()在一個白色背景圖像內繪制一個實心矩形和空心矩形。

代碼如下：

import numpy as np
import cv2n = 300  # 圖像尺寸# 創建一個白色背景的彩色圖像，尺寸為n x n，3通道（RGB）
img = np.ones((n, n, 3), np.uint8) * 255# 在圖像上繪制填充的紅色矩形，左上角坐標為(50, 50)，右下角坐標為(n-100, n-50)，顏色為紅色，厚度為-1表示填充, 0表示不填充
img = cv2.rectangle(img, (50, 50), (n-100, n-50), (0, 0, 255), -1)winname = 'rect-shixin'  # 窗口名稱# 創建一個窗口并設置窗口名字
cv2.namedWindow(winname)# 在窗口中顯示圖像
cv2.imshow(winname, img)# 等待鍵盤按鍵，0表示無限等待
cv2.waitKey(0)# 關閉所有打開的窗口
cv2.destroyAllWindows()

在這里插入圖片描述
將img = cv2.rectangle(img, (50, 50), (n-100, n-50), (0, 0, 255), -1)

其中的 -1 改成0，就可以畫一個非實心的矩形框，效果如下。

在這里插入圖片描述

繪制圓形

OpenCV 提供了函數 cv2.circle()用來繪制圓。該函數的語法格式為：

img = cv2.circle( img, center, radius, color[, thickness[, lineType]] )

式中：

參數 img、color、thickness、lineType 的含義如前面的說明所示。
center 為圓心。
radius 為半徑

使用函數 cv2.circle()在一個白色背景圖像內繪制一組同心圓。

代碼如下：

import numpy as np
import cv2
d = 400
img = np.ones((d,d,3),dtype="uint8")*255
(centerX,centerY) = (round(img.shape[1] / 2),round(img.shape[0] / 2))
# 將圖像的中心作為圓心,實際值為 d/2
red = (0,0,255) # 設置白色變量
for r in range(5,round(d/2),12):cv2.circle(img,(centerX,centerY),r,red,3)# circle(載體圖像，圓心，半徑，顏色)
cv2.imshow("Demo19.3",img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

運行效果：

在這里插入圖片描述

繪制橢圓

OpenCV 提供了函數 cv2.ellipse()用來繪制橢圓。該函數的語法格式為：
img=cv2.ellipse(img, center, axes, angle, startAngle, endAngle, color[,
thickness[, lineType]])
式中：

參數 img、color、thickness、lineType 的含義如前面的說明所示。
center 為橢圓的圓心坐標。
axes 為軸的長度。
angle 為偏轉的角度。
startAngle 為圓弧起始角的角度。
endAngle 為圓弧終結角的角度。

使用函數 cv2.ellipse()在一個白色背景圖像內隨機繪制一組空心橢圓。

import numpy as np
import cv2
d = 400
img = np.ones((d,d,3),dtype="uint8")*255
# 生成白色背景
center=(round(d/2),round(d/2))
# 注意數值類型，不可以使用語句 center=(d/2,d/2)
size=(100,200)
# 軸的長度
for i in range(0,10):angle = np.random.randint(0,361)# 偏移角度color = np.random.randint(0,high = 256,size = (3,)).tolist()# 生成隨機顏色，3 個[0,256)的隨機數thickness = np.random.randint(1,9)cv2.ellipse(img, center, size, angle, 0, 360, color,thickness)
cv2.imshow("demo-tuoyuan",img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

運行效果：
在這里插入圖片描述

繪制多邊形

OpenCV 提供了函數 cv2.polylines()用來繪制多邊形。該函數的語法格式為：

img = cv2.polylines( img, pts, isClosed, color[, thickness[,
lineType[, shift]]])

式中：

參數 img、color、thickness、lineType 和 shift 的含義如前面的說明所示。
pts 為多邊形的各個頂點。
isClosed 為閉合標記，用來指示多邊形是否是封閉的。若該值為 True，則將最后一個點與第一個點連接，讓多邊形閉合；否則，僅僅將各個點依次連接起來，構成一條曲線。

在使用函數 cv2.polylines()繪制多邊形時，需要給出每個頂點的坐標。這些點的坐標構建了一個大小等于“頂點個數12”的數組，這個數組的數據類型必須為 numpy.int32。

使用函數 cv2.polylines()在一個白色背景圖像內繪制一個多邊形。

import numpy as np
import cv2
d = 400  # 圖像尺寸# 創建一個白色背景的彩色圖像，尺寸為d x d，3通道（RGB）
img = np.ones((d, d, 3), dtype="uint8") * 255# 生成多邊形的各個頂點坐標
pts = np.array([[200, 50], [300, 200], [200, 350], [100, 200]], np.int32)# 重新整形頂點數組，將其變為頂點數 x 1 x 2 的形狀
pts = pts.reshape((-1, 1, 2))# 使用 cv2.polylines() 函數繪制多邊形
# 第一個參數為圖像，第二個參數為頂點數組，第三個參數為True表示封閉多邊形，顏色為綠色，線寬為8
cv2.polylines(img, [pts], True, (0, 255, 0), 8)
cv2.imshow("duobianxing",img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

在這里插入圖片描述

函數 cv2.polylines()中的第 3 個參數 isClosed 是閉合標記，將該值設置為 False 時，僅僅將
各個頂點用線段連接，多邊形是不封閉的。此時的代碼為：

cv2.polylines(img,[pts],False,(0,255,0),8)

效果如下：

在這里插入圖片描述

在圖形上繪制文字

OpenCV 提供了函數 cv2.putText()用來在圖形上繪制文字。該函數的語法格式為：

img=cv2.putText(img, text, org, fontFace, fontScale, color[,
thickness[, lineType[, bottomLeftOrigin]]])

式中：

參數 img、color、thickness、lineType 和 shift 的含義如前面的說明所示。
text 為要繪制的字體。
org 為繪制字體的位置，以文字的左下角為起點。
fontFace 表示字體類型，其參數類型及含義如表 19-2 所示。
fontScale 表示字體大小。
bottomLeftOrigin 用于控制文字的方向。默認值為 False，當設置為 True 時，文字是垂直鏡像的效果。

在這里插入圖片描述

使用函數 cv2.putText()在一個白色背景圖像內繪制文字。

代碼如下：

import numpy as np
import cv2d = 400  # 圖像尺寸# 創建一個白色背景的彩色圖像，尺寸為d x d，3通道（RGB）
img = np.ones((d, d, 3), dtype="uint8") * 255# 定義字體
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX# 在圖像上繪制紅色的 "OpenCV" 文本，位置同樣為(0, 200)，字體大小為3，線寬為5
cv2.putText(img, 'OpenCV', (0, 200), font, 3, (0, 0, 255), 5)# 創建一個窗口并顯示圖像
cv2.imshow("weizi", img)cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()