OpenCV筆記之五——影像繪制

五、影像繪制

這一節，將學習如何使用OpenCV來繪制三種不同的形狀：直線、矩形與圓形，

照例，先自己看一下整體的源代碼揣測一下大致各行代碼是什么意思，

1、源代碼展現

drawing.py

(From Practical Python and OpenCV, 3rd Edition)

import numpy as np
import cv2

# Initialize our canvas as a 300x300 with 3 channels,
# Red, Green, and Blue, with a black background
canvas = np.zeros((300, 300, 3), dtype = "uint8")

# Draw a green line from the top-left corner of our canvas
# to the bottom-right
green = (0, 255, 0)
cv2.line(canvas, (0, 0), (300, 300), green)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

# Now, draw a 3 pixel thick red line from the top-right
# corner to the bottom-left
red = (0, 0, 255)
cv2.line(canvas, (300, 0), (0, 300), red, 3)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

# Draw a green 50x50 pixel square, starting at 10x10 and
# ending at 60x60
cv2.rectangle(canvas, (10, 10), (60, 60), green)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

# Draw another rectangle, this time we'll make it red and
# 5 pixels thick
cv2.rectangle(canvas, (50, 200), (200, 225), red, 5)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

# Let's draw one last rectangle: blue and filled in
blue = (255, 0, 0)
cv2.rectangle(canvas, (200, 50), (225, 125), blue, -1)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

# Reset our canvas and draw a white circle at the center
# of the canvas with increasing radii - from 25 pixels to
# 150 pixels
canvas = np.zeros((300, 300, 3), dtype = "uint8")
(centerX, centerY) = (canvas.shape[1] // 2, canvas.shape[0] // 2)
white = (255, 255, 255)

for r in range(0, 175, 25):
	cv2.circle(canvas, (centerX, centerY), r, white)

cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

# Let's go crazy and draw 25 random circles
for i in range(0, 25):
	# randomly generate a radius size between 5 and 200,
	# generate a random color, and then pick a random
	# point on our canvas where the circle will be drawn
	radius = np.random.randint(5, high = 200)
	color = np.random.randint(0, high = 256, size = (3,)).tolist()
	pt = np.random.randint(0, high = 300, size = (2,))

	# draw our random circle
	cv2.circle(canvas, tuple(pt), radius, color, -1)

# Show our masterpiece
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

2、結果展現

直線 | 矩形	同心圓	隨機圓

3、代碼解釋

a. 導包與初始化

import numpy as np
import cv2

canvas = np.zeros((300, 300, 3), dtype = "uint8")

Line 1-2

匯入Numpy和OpenCV庫，相信不需要再解釋了，

Line 6

對畫布進行初始化，通過np.zeros設定了一個300行、300列，三通道的畫布，該矩陣中所有元素均為0【0代表最暗，所以這是一張黑色背景的畫布】，三個通道分別留給紅、綠、藍三種顏色，此外，定義資料型別data type為uint8（8-bit unsigned integer），即8位無符號整型，因為我們的像素值的取值范圍是[0, 255]，

b. 繪制直線

green = (0, 255, 0)
cv2.line(canvas, (0, 0), (300, 300), green)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

red = (0, 0, 255)
cv2.line(canvas, (300, 0), (0, 300), red, 3)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

Line 8-20

分別定義兩個元組，并將代表綠色和紅色的RGB值賦給green和red，

通過cv2.line可以畫出一條直線，其中的第一個引數是我們想要在上面繪制形狀的影像，在這里即為canvas，第二和第三個引數則分別標示著直線的起點和終點，第四個引數則是直線的顏色，

注意到，在繪制紅色直線的時候，cv2.line中最后還出現了一個引數，3，這個引數代表著你想畫的直線粗細，數字越大顯然直線越粗，根據結果來看，猜測直線粗細默認值應當為1，

最后，同樣都使用cv2.imshow，因為輸入的引數完全一致，可知，在敲下任意鍵的時候，并不會出現第二個圖形界面，而是將第二次所畫的紅色直線直接添加到了綠色直線所在的畫布當中，

c. 繪制矩形

cv2.rectangle(canvas, (10, 10), (60, 60), green)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

cv2.rectangle(canvas, (50, 200), (200, 225), red, 5)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

blue = (255, 0, 0)
cv2.rectangle(canvas, (200, 50), (225, 125), blue, -1)
cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

Line 22-38

繪制綠色與紅色矩形時，除了將cv2.line替換成cv2.rectangle以外，其他操作基本與繪制直線一致，第二和第三個引數分別標示矩形的起始位置和終止位置，此時我們繪制出的是一個空心的矩形，那如何繪制實心矩形呢？

答案很簡單，只需要在代表線條粗細的數值前添加負號即可~

繪制藍色矩形時，我們就通過更改線條粗細值為-1填充出一個藍色的實心矩形，

d. 繪制圓形

①同心圓

canvas = np.zeros((300, 300, 3), dtype = "uint8")
(centerX, centerY) = (canvas.shape[1] // 2, canvas.shape[0] // 2)
white = (255, 255, 255)

for r in range(0, 175, 25):
	cv2.circle(canvas, (centerX, centerY), r, white)

cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

Line 43

在開始繪制圓形之前，首先我們將畫布重置，清空先前在上面畫的線條和矩形，

接下來讓我們先來看一下cv2.circle這個函式，

Line 48

可以看到，中間兩個引數發生了變化，不再是起點和終點了，這時，第二個引數(centerX, centerY)是一個元組，表示圓心的位置，而第三個引數r則是圓的半徑，在本例中想要繪制一串同心圓，因此我們需要預先找到同心圓的公共圓心，亦即畫布的中心，并將其位置放到所需的元組里以便在函式中取用，

Line 44-45

使用//（地板除：floor(x) = [x]{不大于x的整數}，與取整除不同）分別取到centerX和centerY作為同心圓的圓心坐標，【切記：Numpy陣列中shape[0]代表高度，而shape[1]代表寬度】

之后，創建一個代表白色的元組，

Line 47-51

通過回圈，分別繪制直徑不同的圓形組成同心圓，由于最后175的半徑是取不到的，所以最外面的圓剛好是150的半徑，成為矩形畫布的內切圓，

②進階：25個隨機圓

for i in range(0, 25):
	radius = np.random.randint(5, high = 200)
	color = np.random.randint(0, high = 256, size = (3,)).tolist()
	pt = np.random.randint(0, high = 300, size = (2,))

	cv2.circle(canvas, tuple(pt), radius, color, -1)

cv2.imshow("Canvas", canvas)
cv2.waitKey(0)

Line 53-67

顯然可以看出，這段代碼通過回圈分別產生25個任意半徑、任意顏色、任意位置的隨機圓并繪制，

np.random.randint：回傳亂數整型，第一個引數為區間下限（閉），第二個引數通過high = X指定了區間上限X（開），size作為可選引數表示輸出亂數的尺寸（如：顏色作為三通道尺寸為3，而點位需要x和y坐標，故尺寸為2）

在產生隨機顏色時，我們通過python的tolist方法將產生的Numpy陣列轉換成了串列，之后在繪制圓形時通過tuple( )將串列轉換為元組輸出，由設定線條粗細為負值，我們設定繪制的圓形是實心的，從結果顯示也可以得出這一結論，

4、寫在最后

由于全程我們一直使用同一個視窗輸出繪制結果，因此我們只需要運行源代碼后敲擊鍵盤按鍵就可以看到我們繪制的直線、矩形、同心圓以及最后的25個隨機圓了，
【天知道為了最后那25個圓能呈現出一張好看的圖片博主Run了多少次程式o(╥﹏╥)o】