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如何在pyqt中通過OpenCV實作對視窗的透視變換

2020-09-19 13:38:46 前端設計

視窗的透視變換效果

?? 當我們點擊Win10的UWP應用中的小部件時,會發現小部件會朝著滑鼠點擊位置凹陷下去,而且不同的點擊位置對應著不同的凹陷情況,看起來就好像小部件在螢屏上不只有x軸和y軸,甚至還有一個z軸,要做到這一點,其實只要對視窗進行透視變換即可,下面是對Qt的視窗和按鈕進行透視變換的效果:
在這里插入圖片描述

具體代碼

?? 1.下面先定義一個類,它的作用是將傳入的 QPixmap 轉換為numpy 陣列,然后用 opencvwarpPerspective 對陣列進行透視變換,最后再將 numpy 陣列轉為 QPixmap 并回傳;

# coding:utf-8

import cv2 as cv
import numpy
from PyQt5.QtGui import QImage, QPixmap


class PixmapPerspectiveTransform:
    """ 透視變換基類 """

    def __init__(self, pixmap=None):
        """ 實體化透視變換物件\n
        Parameter
        ---------
        src : numpy陣列 """
        self.pixmap = pixmap

    def setPixmap(self, pixmap: QPixmap):
        """ 設定被變換的QPixmap """
        self.pixmap = QPixmap
        self.src=self.transQPixmapToNdarray(pixmap)
        self.height, self.width = self.src.shape[:2]
        # 變換前后的邊角坐標
        self.srcPoints = numpy.float32(
            [[0, 0], [self.width - 1, 0], [0, self.height - 1],
             [self.width - 1, self.height - 1]])

    def setDstPoints(self, leftTop: list, rightTop, leftBottom, rightBottom):
        """ 設定變換后的邊角坐標 """
        self.dstPoints = numpy.float32(
            [leftTop, rightTop, leftBottom, rightBottom])

    def getPerspectiveTransform(self, imWidth, imHeight, borderMode=cv.BORDER_CONSTANT, borderValue=[255, 255, 255, 0]) -> QPixmap:
        """ 透視變換影像,回傳QPixmap\n
        Parameters
        ----------
        imWidth : 變換后的影像寬度\n
        imHeight : 變換后的影像高度\n
        borderMode : 邊框插值方式\n
        borderValue : 邊框顏色
        """
        # 如果是jpg需要加上一個透明通道
        if self.src.shape[-1] == 3:
            self.src = cv.cvtColor(self.src, cv.COLOR_BGR2BGRA)
        # 透視變換矩陣
        perspectiveMatrix = cv.getPerspectiveTransform(
            self.srcPoints, self.dstPoints)
        # 執行變換
        self.dst = cv.warpPerspective(self.src, perspectiveMatrix, (
            imWidth, imHeight), borderMode=borderMode, borderValue=borderValue)
        # 將ndarray轉換為QPixmap
        return self.transNdarrayToQPixmap(self.dst)

    def transQPixmapToNdarray(self, pixmap: QPixmap):
        """ 將QPixmap轉換為numpy陣列 """
        width, height = pixmap.width(), pixmap.height()
        channels_count = 4
        image = pixmap.toImage()  # type:QImage
        s = image.bits().asstring(height * width * channels_count)
        # 得到BGRA格式陣列
        array = numpy.fromstring(s, numpy.uint8).reshape(
            (height, width, channels_count))
        return array

    def transNdarrayToQPixmap(self, array):
        """ 將numpy陣列轉換為QPixmap """
        height, width, bytesPerComponent = array.shape
        bytesPerLine = 4 * width
        # 默認陣列維度為 m*n*4
        dst = cv.cvtColor(array, cv.COLOR_BGRA2RGBA)
        pix = QPixmap.fromImage(
            QImage(dst.data, width, height, bytesPerLine, QImage.Format_RGBA8888))
        return pix

??2.接下來就是這篇博客的主角——PerspectiveWidget,當我們的滑鼠單擊這個類實體化出來的視窗時,視窗會先通過 self.grab() 被渲染為QPixmap,然后呼叫 PixmapPerspectiveTransform 中的方法對QPixmap進行透視變換,拿到透視變換的結果后只需隱藏視窗內的小部件并通過 PaintEvent 將結果繪制到視窗上即可,雖然思路很通順,但是實際操作起來會發現對于透明背景的視窗進行透視變換時,與透明部分交界的部分會被插值上半透明的像素,對于本來就屬于深色的像素來說這沒什么,但是如果像素是淺色的就會帶來很大的視覺干擾,你會發現這些淺色部分旁邊被描上了一圈黑邊,我們先將這個影像記為img_1,img_1差不多長這個樣子,可以很明顯看出白色的文字圍繞著一圈黑色的描邊,
透明背景

為了解決這個煩人的問題,我又對桌面上的視窗進行截屏,再次透視變換,注意是桌面上看到的視窗,這時的視窗肯定是會有背景的,這時的透視變換就不會存在上述問題,記這個透視變換完的影像為img_2,但實際上我們本來是不想要img_2中的背景的,所以只要將img_2中的背景替換完img_1中的透明背景,下面是具體代碼:

# coding:utf-8

import numpy as np

from PyQt5.QtCore import QPoint, Qt
from PyQt5.QtGui import QPainter, QPixmap, QScreen, QImage
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget

from my_functions.get_pressed_pos import getPressedPos
from my_functions.perspective_transform_cv import PixmapPerspectiveTransform


class PerspectiveWidget(QWidget):
    """ 可進行透視變換的視窗 """

    def __init__(self, parent=None, isTransScreenshot=False):
        super().__init__(parent)
        self.__visibleChildren = []
        self.__isTransScreenshot = isTransScreenshot
        self.__perspectiveTrans = PixmapPerspectiveTransform() 
        self.__screenshotPix = None
        self.__pressedPix = None
        self.__pressedPos = None

    @property
    def pressedPos(self) -> str:
        """ 回傳滑鼠點擊位置 """
        return self.__pressedPos

    def mousePressEvent(self, e):
        """ 滑鼠點擊視窗時進行透視變換 """
        super().mousePressEvent(e)
        self.grabMouse()
        pixmap = self.grab()
        self.__perspectiveTrans.setPixmap(pixmap)
        # 根據滑鼠點擊位置的不同設定背景封面的透視變換
        self.__setDstPointsByPressedPos(getPressedPos(self,e))
        # 獲取透視變換后的QPixmap
        self.__pressedPix = self.__getTransformPixmap()
        # 對桌面上的視窗進行截圖
        if self.__isTransScreenshot:
            self.__adjustTransformPix()
        # 隱藏本來看得見的小部件
        self.__visibleChildren = [
            child for child in self.children() if hasattr(child, 'isVisible') and child.isVisible()]
        for child in self.__visibleChildren:
            if hasattr(child, 'hide'):
                child.hide()
        self.update()

    def mouseReleaseEvent(self, e):
        """ 滑鼠松開時顯示小部件 """
        super().mouseReleaseEvent(e)
        self.releaseMouse()
        self.__pressedPos = None
        self.update()
        # 顯示小部件
        for child in self.__visibleChildren:
            if hasattr(child, 'show'):
                child.show()

    def paintEvent(self, e):
        """ 繪制背景 """
        super().paintEvent(e)
        painter = QPainter(self)
        painter.setRenderHints(QPainter.Antialiasing | QPainter.HighQualityAntialiasing |
                               QPainter.SmoothPixmapTransform)
        painter.setPen(Qt.NoPen)
        # 繪制背景圖片
        if self.__pressedPos:
            painter.drawPixmap(self.rect(), self.__pressedPix)

    def __setDstPointsByPressedPos(self,pressedPos:str):
        """ 通過滑鼠點擊位置設定透視變換的四個邊角坐標 """
        self.__pressedPos = pressedPos
        if self.__pressedPos == 'left':
            self.__perspectiveTrans.setDstPoints(
                [5, 4], [self.__perspectiveTrans.width - 2, 1],
                [3, self.__perspectiveTrans.height - 3],
                [self.__perspectiveTrans.width - 2, self.__perspectiveTrans.height - 1])
        elif self.__pressedPos == 'left-top':
            self.__perspectiveTrans.setDstPoints(
                [6, 5], [self.__perspectiveTrans.width - 1, 1],
                [1, self.__perspectiveTrans.height - 2],
                [self.__perspectiveTrans.width - 2, self.__perspectiveTrans.height - 1])
        elif self.__pressedPos == 'left-bottom':
            self.__perspectiveTrans.setDstPoints(
                [2, 3], [self.__perspectiveTrans.width - 3, 0],
                [4, self.__perspectiveTrans.height - 4],
                [self.__perspectiveTrans.width - 2, self.__perspectiveTrans.height - 2])
        elif self.__pressedPos == 'top':
            self.__perspectiveTrans.setDstPoints(
                [3, 5], [self.__perspectiveTrans.width - 4, 5],
                [1, self.__perspectiveTrans.height - 2],
                [self.__perspectiveTrans.width - 2, self.__perspectiveTrans.height - 2])
        elif self.__pressedPos == 'center':
            self.__perspectiveTrans.setDstPoints(
                [3, 4], [self.__perspectiveTrans.width - 4, 4],
                [3, self.__perspectiveTrans.height - 3],
                [self.__perspectiveTrans.width - 4, self.__perspectiveTrans.height - 3])
        elif self.__pressedPos == 'bottom':
            self.__perspectiveTrans.setDstPoints(
                [2, 2], [self.__perspectiveTrans.width - 3, 3],
                [3, self.__perspectiveTrans.height - 3],
                [self.__perspectiveTrans.width - 4, self.__perspectiveTrans.height - 3])
        elif self.__pressedPos == 'right-bottom':
            self.__perspectiveTrans.setDstPoints(
                [1, 0], [self.__perspectiveTrans.width - 3, 2],
                [1, self.__perspectiveTrans.height - 2],
                [self.__perspectiveTrans.width - 5, self.__perspectiveTrans.height - 4])
        elif self.__pressedPos == 'right-top':
            self.__perspectiveTrans.setDstPoints(
                [0, 1], [self.__perspectiveTrans.width - 7, 5],
                [2, self.__perspectiveTrans.height - 1],
                [self.__perspectiveTrans.width - 2, self.__perspectiveTrans.height - 2])
        elif self.__pressedPos == 'right':
            self.__perspectiveTrans.setDstPoints(
                [1, 1], [self.__perspectiveTrans.width - 6, 4],
                [2, self.__perspectiveTrans.height - 1],
                [self.__perspectiveTrans.width - 4, self.__perspectiveTrans.height - 3])

    def __getTransformPixmap(self) -> QPixmap:
        """ 獲取透視變換后的QPixmap """
        pix = self.__perspectiveTrans.getPerspectiveTransform(
            self.__perspectiveTrans.width, self.__perspectiveTrans.height).scaled(
                self.size(), Qt.KeepAspectRatio, Qt.SmoothTransformation)
        return pix

    def __getScreenShot(self) -> QPixmap:
        """ 對視窗口所在的桌面區域進行截圖 """
        screen = QApplication.primaryScreen()  # type:QScreen
        pos = self.mapToGlobal(QPoint(0, 0))   # type:QPoint
        pix = screen.grabWindow(
            0, pos.x(), pos.y(), self.width(), self.height())
        return pix

    def __adjustTransformPix(self):
        """ 對視窗截圖再次進行透視變換并將兩張圖融合,消除可能存在的黑邊 """
        self.__screenshotPix = self.__getScreenShot()
        self.__perspectiveTrans.setPixmap(self.__screenshotPix)
        self.__screenshotPressedPix = self.__getTransformPixmap()
        # 融合兩張透視圖
        img_1 = self.__perspectiveTrans.transQPixmapToNdarray(self.__pressedPix)
        img_2 = self.__perspectiveTrans.transQPixmapToNdarray(self.__screenshotPressedPix)
        # 去除非透明背景部分     
        mask = img_1[:, :, -1] == 0
        img_2[mask] = img_1[mask]
        self.__pressedPix = self.__perspectiveTrans.transNdarrayToQPixmap(img_2)

mousePressEvent中呼叫了一個全域函式 getPressedPos(widget,e) ,如果將視窗分為九宮格,它就是用來獲取判斷滑鼠的點擊位置落在九宮格的哪個格子的,因為我在其他地方有用到它,所以沒將其設定為PerspectiveWidget的方法成員,下面是這個函式的代碼:

# coding:utf-8

from PyQt5.QtGui import QMouseEvent


def getPressedPos(widget, e: QMouseEvent) -> str:
    """ 檢測滑鼠并回傳按下的方位 """
    pressedPos = None
    width = widget.width()
    height = widget.height()
    leftX = 0 <= e.x() <= int(width / 3)
    midX = int(width / 3) < e.x() <= int(width * 2 / 3)
    rightX = int(width * 2 / 3) < e.x() <= width
    topY = 0 <= e.y() <= int(height / 3)
    midY = int(height / 3) < e.y() <= int(height * 2 / 3)
    bottomY = int(height * 2 / 3) < e.y() <= height
    # 獲取點擊位置
    if leftX and topY:
        pressedPos = 'left-top'
    elif midX and topY:
        pressedPos = 'top'
    elif rightX and topY:
        pressedPos = 'right-top'
    elif leftX and midY:
        pressedPos = 'left'
    elif midX and midY:
        pressedPos = 'center'
    elif rightX and midY:
        pressedPos = 'right'
    elif leftX and bottomY:
        pressedPos = 'left-bottom'
    elif midX and bottomY:
        pressedPos = 'bottom'
    elif rightX and bottomY:
        pressedPos = 'right-bottom'
    return pressedPos

使用方法

?? 很簡單,只要將代碼中的QWidget替換為PerspectiveWidget就可以享受透視變換帶來的無盡樂趣,要想向gif中那樣對按鈕也進行透視變換,只要按代碼中所做的那樣重寫mousePressEventmouseReleaseEventpaintEvent 即可,如果有對按鈕使用qss,記得在paintEvent中加上super().paintEvent(e),這樣樣式表才會起作用,總之框架已經給出,具體操作取決于你,如果你喜歡這篇博客的話,記得點個贊哦(o゚▽゚)o ,順便做個下期預告:在gif中可以看到界面切換時帶了彈入彈出的影片,在下一篇博客中我會對如何實作QStackedWidget的界面切換影片進行介紹,敬請期待~~

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    uj5u.com 2023-02-15 08:56:31 more
  • 手機端H5 實作自定義拍照界面

    手機端 H5 實作自定義拍照界面也可以使用 MediaDevices API 和 <video> 標簽來實作,和在桌面端做法基本一致。 首先,使用 MediaDevices.getUserMedia() 方法獲取攝像頭媒體流,并將其傳遞給 <video> 標簽進行渲染。 接著,使用 HTML 的 < ......

    uj5u.com 2023-01-12 07:58:22 more
  • 記錄--短視頻滑動播放在 H5 下的實作

    這里給大家分享我在網上總結出來的一些知識,希望對大家有所幫助 短視頻已經無數不在了,但是主體還是使用 app 來承載的。本文講述 H5 如何實作 app 的視頻滑動體驗。 無聲勝有聲,一圖頂百辯,且看下圖: 網址鏈接(需在微信或者手Q中瀏覽) 從上圖可以看到,我們主要實作的功能也是本文要講解的有: ......

    uj5u.com 2023-01-04 07:29:05 more
  • 一文讀懂 HTTP/1 HTTP/2 HTTP/3

    從 1989 年萬維網(www)誕生,HTTP(HyperText Transfer Protocol)經歷了眾多版本迭代,WebSocket 也在期間萌芽。1991 年 HTTP0.9 被發明。1996 年出現了 HTTP1.0。2015 年 HTTP2 正式發布。2020 年 HTTP3 或能正... ......

    uj5u.com 2022-12-24 06:56:02 more
  • 【HTML基礎篇002】HTML之form表單超詳解

    ??一、form表單是什么

    ??二、form表單的屬性

    ??三、input中的各種Type屬性值

    ??四、標簽 ......

    uj5u.com 2022-12-18 07:17:06 more