番外3. Python OpenCV 中如何繪制各種圖形？

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本系列專欄寫作將采用首創(chuàng)的問答式寫作形式，快速讓你學(xué)習(xí)到 OpenCV 的初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)知識(shí)。

3. Python OpenCV 中如何繪制各種圖形？

本篇博客主要分享一下在 Python OpenCV 中繪制不同的幾何圖形。

這里的幾何圖形，主要涉及的是平面圖形，例如直線，圓形，矩形，橢圓形，當(dāng)然在圖像上繪制文字也屬于圖形范疇

涉及到的具體函數(shù)包括 cv2.line、 cv2.circle、 cv2.rectangle、 cv2.ellipse、 cv2.putText

接下來我們將針對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行說明，重點(diǎn)會(huì)為你解釋這些函數(shù)使用過程中存在的各種問題。

上述函數(shù)雖然數(shù)量較多，但是函數(shù)內(nèi)部的參數(shù)大致一樣，都包括如下內(nèi)容，可以提前記憶一下

image：要操作的圖像，就是你要在上面繪制圖形的原圖；

color：圖形的顏色，以 BGR 為例，參數(shù)的數(shù)據(jù)類型是一個(gè)元組，所以參數(shù)格式為 （0，0，255）紅色，如果是灰度圖，只需要傳入一個(gè)灰度值即可；

thickness：圖形的線條粗細(xì)，默認(rèn)值是 1，如果希望圖形內(nèi)部全部填充，即閉合圖形，需要設(shè)置為 -1；

linetype：線條的類型，8 連通線，4 連通線，抗鋸齒，默認(rèn)是 8 連通線，如果開啟抗鋸齒，效率有影響，但是線條會(huì)變的平滑，一般情況下，省略即可，非必填項(xiàng)。

繪制直線 cv2.line

函數(shù)的基本使用和效果可以參考下述代碼：

import numpy as np import cv2 # 創(chuàng)建一個(gè) 400 * 400 的 3 通道黑色圖片 img = np.zeros((400, 400, 3), np.uint8) # 畫一條線 cv2.line(img, (0, 0), (250, 250), (0, 0, 255), 3) cv2.namedWindow("img", cv2.WINDOW_AUTOSIZE) cv2.imshow("img", img) cv2.waitKey()

代碼運(yùn)行結(jié)果是從坐標(biāo)（0，0）點(diǎn)到 （250，250）點(diǎn)繪制一條紅色的、線條粗細(xì)為 3 的直線。

上述代碼基本使用是沒有問題的，也很容易看懂，常見的問題如下，在代碼執(zhí)行的時(shí)候，會(huì)因?yàn)樽鴺?biāo)點(diǎn)元組的數(shù)據(jù)類型報(bào)錯(cuò)，錯(cuò)誤提示如下：

TypeError: integer argument expected, got float

該問題是由于下述代碼樣例造成的。

# 畫一條線，注意第二個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)元組中值的類型為 float cv2.line(img, (0, 0), (250.0, 250.0), (0, 0, 255), 3)

既然是類型錯(cuò)誤，直接修改數(shù)據(jù)類型即可。

第二點(diǎn)需要注意的問題是，該類型函數(shù)在原圖像上進(jìn)行圖形繪制，不需要額外通過變量接收返回值，所以下述是正確的，但是很少出現(xiàn)。

# 畫一條線 new_img = cv2.line(img, (0, 0), (250, 250), (0, 0, 255), 3)

備注一下該函數(shù)的原型：

line(img, pt1, pt2, color[, thickness[, lineType[, shift]]]) -> img

繪制矩形 cv2.rectangle

矩形繪制只需要知道待繪制矩形左上角頂點(diǎn)坐標(biāo)和右下角頂點(diǎn)坐標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)。

例如下述代碼：

cv2.rectangle(img, (100, 100), (200, 200), (0, 255, 0), 3, cv2.LINE_4)

函數(shù)的基本使用依舊不在本文范圍內(nèi)，你需要注意一點(diǎn)，兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)嚴(yán)格說并沒有先后順序。

只要是矩形對(duì)角線上的兩個(gè)點(diǎn)就可以，核心是依據(jù)元組的值進(jìn)行運(yùn)算的，例如下面兩行代碼得到的矩形一致

cv2.rectangle(img, (100, 100), (200, 200), (0, 255, 0), 3, cv2.LINE_4) cv2.rectangle(img, (200, 200), (100, 100), (0, 255, 0), 3, cv2.LINE_4)

繪制矩形也會(huì)出現(xiàn)下述代碼異常，即數(shù)據(jù)類型問題，例如：

TypeError: argument for rectangle() given by name ('thickness') and position (4)

該異常如果出現(xiàn)，原因是 thickness參數(shù)提供了非整數(shù)類型的值，例如 thickness = 4.0

其它更多內(nèi)容，可以參看文檔

繪制圓形與橢圓形 cv2.circle 和 cv2.ellipse

在 OpenCV 中繪制圓形與橢圓形方法基本一致，使用 help 函數(shù)可以得到相關(guān)用法。

circle(img, center, radius, color[, thickness[, lineType[, shift]]]) -> img

該函數(shù)與上面兩個(gè)的差異是多出 center 與 radius 參數(shù)，含義分別是中心點(diǎn)與半徑。

測(cè)試案例如下：

cv2.circle(img, (200, 200), 100, (255, 0, 0)) cv2.namedWindow("img", cv2.WINDOW_AUTOSIZE) cv2.imshow("img", img) cv2.waitKey()

運(yùn)行效果如下圖所示：

橢圓形繪制的函數(shù)原型如下：

ellipse(img, center, axes, angle, start_angle, end_angle, color, thickness=1, lineType=8, shift=0)

新增參數(shù)是 center，axes，angle，start_angle，end_angle。

先測(cè)試一下相關(guān)函數(shù)，然后在解決常見的問題。

cv2.ellipse(img, (200, 200), (100, 50), 0, 0, 180, (0, 0, 255))

該代碼運(yùn)行之后，會(huì)形成如下圖形，以上參數(shù)解釋在圖片后面。

center：橢圓的中心點(diǎn)；

axes：橢圓長軸與短軸，使用元組表示，例如（100，50）

angle：繪制的橢圓旋轉(zhuǎn)的角度，你可以嘗試 0 度，90 度，該角度為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；

start_angle，end_angle：橢圓弧起始角度與結(jié)束角度。

測(cè)試 angle 參數(shù)，可以使用下面代碼查閱。

cv2.ellipse(img, (200, 200), (100, 50), 0, 0, 180, (0, 255, 0)) cv2.ellipse(img, (200, 200), (100, 50), 60, 0, 180, (0, 0, 255)) cv2.namedWindow("img", cv2.WINDOW_AUTOSIZE) cv2.imshow("img", img) cv2.waitKey()

運(yùn)行結(jié)果如下所示

按照函數(shù)簡介，我們可以知道繪制整個(gè)橢圓是 0,360，繪制下半橢圓就是 0,180。

在繪制橢圓形的時(shí)候，如果想要獲得一個(gè)實(shí)心的橢圓，按照如下代碼進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)然下面的代碼繪制的依舊是一個(gè)半橢圓，你可以進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)循環(huán)繪制。

cv2.ellipse(img, (200, 200), (100, 50), 0, 0, 45, (0, 255, 0),-1) cv2.ellipse(img, (200, 200), (100, 50), 0, 45, 90, (0, 0, 255),-1) cv2.ellipse(img, (200, 200), (100, 50), 0, 90, 135, (255, 0, 0),-1) cv2.ellipse(img, (200, 200), (100, 50), 0, 135, 180, (255, 255, 0),-1)

圖像繪制文字 cv2.putText

在圖像上繪制問題最大的問題是中文問題，并且該問題無法使用 OPenCV 自行解決，網(wǎng)上提供的策略也是采用 PIL 繪制文字，大家可以直接參考即可。

核心原因是因?yàn)?cv2.putText 不支持完整 ASCII 字符，只支持一部分，更不用說 unicode 字符了，所以只能用 PIL 進(jìn)行繪制。

該函數(shù)的原型如下：

putText(img, text, org, fontFace, fontScale, color[, thickness[, lineType[, bottomLeftOrigin]]]) -> img

其中差異化的參數(shù)分別是： text 、 org 、 fontFace 、 fontScale

先實(shí)現(xiàn)案例，在對(duì)其進(jìn)行說明：

cv2.putText(img, 'OpenCV', (50, 50), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 255, 255), 2)

關(guān)于 fontFace 參數(shù)，我直接查閱了 OPenCV 的 C++源碼，提供給你作為參考：

//! Only a subset of Hershey fonts enum HersheyFonts { FONT_HERSHEY_SIMPLEX = 0, //!< normal size sans-serif font FONT_HERSHEY_PLAIN = 1, //!< small size sans-serif font FONT_HERSHEY_DUPLEX = 2, //!< normal size sans-serif font (more complex than FONT_HERSHEY_SIMPLEX) FONT_HERSHEY_COMPLEX = 3, //!< normal size serif font FONT_HERSHEY_TRIPLEX = 4, //!< normal size serif font (more complex than FONT_HERSHEY_COMPLEX) FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL = 5, //!< smaller version of FONT_HERSHEY_COMPLEX FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX = 6, //!< hand-writing style font FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX = 7, //!< more complex variant of FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX FONT_ITALIC = 16 //!< flag for italic font };

其它的參數(shù)，最重要的就是 fontScale 字體大小了。

學(xué)了這個(gè)函數(shù)之后，我們可以操作視頻文件，然后添加英文字體水印了，修改上篇博客對(duì)應(yīng)位置，最終結(jié)果如下所示

寫在最后：網(wǎng)上的很多資料都會(huì)告訴你，這些圖形函數(shù)沒有返回值，一般給你的函數(shù)原型如下：

cv.Circle(img, center, radius, color, thickness=1, lineType=8, shift=0) → None

視頻文件，然后添加英文字體水印了，修改上篇博客對(duì)應(yīng)位置，最終結(jié)果如下所示

寫在最后：網(wǎng)上的很多資料都會(huì)告訴你，這些圖形函數(shù)沒有返回值，一般給你的函數(shù)原型如下：

cv.Circle(img, center, radius, color, thickness=1, lineType=8, shift=0) → None

注意，這個(gè)是錯(cuò)誤的，3.0 以上版本，本文涉及的函數(shù)都是有返回值的，不再為空值，學(xué)習(xí)的時(shí)候，請(qǐng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。

OpenCV Python

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