使用 OpenCV 在 Python 中绘制基本图形

概述

在图像处理和计算机视觉领域，OpenCV 是一个非常强大的工具包。它提供了许多函数来帮助开发者完成图像处理任务，包括绘制基本图形。本文将详细介绍如何使用 OpenCV 在 Python 中绘制基本图形，并通过具体的代码示例来展示整个过程。

环境准备

在开始之前，请确保已经安装了 OpenCV 库。如果没有安装，可以通过以下命令进行安装：

pip install opencv-python

示例代码详解

import cv2
import numpy as npdef draw_img():"""绘制图像:return:"""# 创建空白图像"""这行代码的作用是创建一个空的图像数组。我们逐步分解并详细解释如下：np.zeros(...)：这是NumPy库中的一个函数，用于创建一个指定形状的数组并填充为零。在这个上下文中，我们使用np.zeros()来初始化一个图像的数组。shape=(512, 512, 3)：shape参数是一个元组，指定了数组的形状。(512, 512)表示图像的高度和宽度都是512像素，它是一个正方形的图像。3表示图像的颜色通道数，通常在OpenCV中是指蓝色、绿色和红色（BGR顺序）。因此，这个数组有三个通道。dtype=np.uint8：dtype参数指定数组中元素的数据类型。np.uint8表示无符号8位整数，取值范围是0到255，这个范围适合表示RGB颜色值。每个颜色通道的像素值都在这个范围内。总结而言，这行代码用于创建一个512x512像素的空图像，初始颜色为黑色（因为所有的像素值都被初始化为0）。这个图像可以用来后续的绘制和图像处理。主要功能是在内存中分配一个用于图像处理的基础数组。"""img = np.zeros(shape=(512, 512, 3), dtype=np.uint8)# 通道顺序为BGRprint(img.shape)# 高、宽、通道# img[:, :, :] = 255, 0, 0# img[200:400, 0:250, :] = 255, 0, 0'''cv2.line(img, pt1, pt2, color, thickness)这行代码使用OpenCV库中的cv2.line函数在图像上绘制一条直线。下面逐步分解并详细解释各个参数及其功能：函数名称：cv2.line()：这是OpenCV中用于绘制直线的函数。参数：img：这是要在其上绘制直线的图像数组。这个图像是在之前代码中创建的一个512x512像素的空图像。pt1=(10, 10)：这个参数指定了直线起点的坐标。在此例中，直线的起点是图像的坐标(10, 10)，表示距离图像左上角10个像素宽和10个像素高的位置。pt2=(100, 200)：这个参数指定了直线终点的坐标。直线的终点是图像的坐标(100, 200)，表示距离左上角100个像素宽和200个像素高的位置。color=(0, 0, 255)：这是直线的颜色，格式为BGR（蓝、绿、红）值。在这里，(0, 0, 255)表示红色。thickness=3：这是绘制直线的宽度，单位为像素。在这个例子中，直线的宽度为3个像素。'''cv2.line(img, pt1=(10, 10), pt2=(100, 200), color=(0, 0, 255), thickness=3)'''pt2=(img.shape[1], 300)：这个参数指定了直线的终点坐标。img.shape[1]返回图像的宽度（512），因此终点坐标是(512, 300)，即直线终点在图像的右侧表示直线的终点在图像的右侧，水平坐标为512，垂直坐标仍然是300，即直线与起点同高度。'''cv2.line(img, pt1=(0, 300), pt2=(img.shape[1], 300), color=(0, 128, 255), thickness=1)# cv2.rectangle()：这是OpenCV中用于绘制矩形的函数。# thickness=cv2.FILLED：这个参数指定矩形的边框厚度。在本例中，使用cv2.FILLED常量表示矩形将被填充为指定颜色，而不是仅绘制边框。cv2.rectangle(img, pt1=(200, 100), pt2=(img.shape[1], 200), color=(255, 0, 0), thickness=cv2.FILLED)# cv2.circle()：这是OpenCV中用于绘制圆形的函数。radius=30：这个参数指定了圆的半径。值30表示这个圆的半径为30像素。cv2.circle(img, center=(50, 250), radius=30, color=(255, 255, 0), thickness=1)"""函数名称：cv2.putText()：这是OpenCV中用于在图像上绘制文本的函数。参数解析：img：这是目标图像数组，文本将绘制在这个图像上。在本代码中，这个图像是之前创建的512x512像素的空图像，并且已经用其他绘制函数添加了图形。'opencv Hello World!'：这是要绘制的文本内容。在这个例子中，文本为“opencv Hello World!”。org=(200, 300)：这个参数指定了文本的起始位置坐标（x, y）。(200, 300)表示文本的左下角将位于图像中的坐标(200, 300)，即距离左边200像素、距离上边300像素的位置。fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX：这个参数指定使用的字体类型。在本例中，选择了FONT_HERSHEY_SIMPLEX，这是OpenCV提供的一个简单的无衬线字体。fontScale=0.8：这个参数指定字体的缩放因子。值0.8表示字体的大小是默认大小的0.8倍，调整这个参数可以改变文本的大小。color=(128, 255, 0)：这是文本的颜色，格式为BGR（蓝、绿、红）值。在这里，(128, 255, 0)表示一种亮绿色，含有中等的蓝色成分、较强的绿色成分和无红色成分。thickness=1：这个参数指定文本的线宽，单位为像素。值1表示文本的边缘宽度为1个像素。"""cv2.putText(img, 'opencv Hello World!', org=(200, 300),fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, fontScale=0.8, color=(128, 255, 0), thickness=1)cv2.imshow('img', img)cv2.waitKey(0)if __name__ == '__main__':draw_img()

代码解析

1. 创建空白图像：

   img = np.zeros(shape=(512, 512, 3), dtype=np.uint8)
   

   • 这行代码的作用是创建一个空的图像数组。
   • np.zeros(...)：创建一个指定形状的数组并填充为零。
   • shape=(512, 512, 3)：创建一个512x512像素的空图像，颜色通道数为3（BGR）。
   • dtype=np.uint8：数组中元素的数据类型为无符号8位整数，取值范围是0到255，适合表示RGB颜色值。
   • 这行代码用于创建一个512x512像素的空图像，初始颜色为黑色（因为所有的像素值都被初始化为0）。

2. 打印图像形状：

   print(img.shape)
   

   • img.shape 返回图像的形状信息，即高度、宽度和颜色通道数。

3. 绘制一条红色直线：

   cv2.line(img, pt1=(10, 10), pt2=(100, 200), color=(0, 0, 255), thickness=3)
   

   • cv2.line() 用于在图像上绘制一条直线。
   • pt1=(10, 10)：直线起点坐标。
   • pt2=(100, 200)：直线终点坐标。
   • color=(0, 0, 255)：直线的颜色为红色。
   • thickness=3：直线的宽度为3个像素。

4. 绘制一条橙色水平线：

   cv2.line(img, pt1=(0, 300), pt2=(img.shape[1], 300), color=(0, 128, 255), thickness=1)
   

   • pt2=(img.shape[1], 300)：水平线终点坐标，img.shape[1] 返回图像的宽度（512）。

5. 绘制一个蓝色填充矩形：

   cv2.rectangle(img, pt1=(200, 100), pt2=(img.shape[1], 200), color=(255, 0, 0), thickness=cv2.FILLED)
   

   • cv2.rectangle() 用于在图像上绘制矩形。
   • thickness=cv2.FILLED：矩形将被填充为指定颜色。

6. 绘制一个黄色圆圈：

   cv2.circle(img, center=(50, 250), radius=30, color=(255, 255, 0), thickness=1)
   

   • cv2.circle() 用于在图像上绘制圆圈。
   • center=(50, 250)：圆心坐标。
   • radius=30：圆的半径为30像素。
   • color=(255, 255, 0)：圆的颜色为黄色。
   • thickness=1：圆的线宽为1个像素。

7. 在图像上绘制文本：

   cv2.putText(img, 'opencv Hello World!', org=(200, 300),fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, fontScale=0.8, color=(128, 255, 0), thickness=1)
   

   • cv2.putText() 用于在图像上绘制文本。
   • org=(200, 300)：文本的起始位置坐标。
   • fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX：使用的字体类型。
   • fontScale=0.8：字体的缩放因子。
   • color=(128, 255, 0)：文本的颜色为亮绿色。
   • thickness=1：文本的线宽为1个像素。

8. 显示图像：

   cv2.imshow('img', img)
   cv2.waitKey(0)
   

   • cv2.imshow() 用于显示图像。
   • cv2.waitKey(0) 使窗口等待按键事件。

总结

本文详细介绍了如何使用 OpenCV 在 Python 中绘制基本图形，并通过具体的代码示例展示了整个过程。通过使用 OpenCV 库中的 cv2.line()、cv2.rectangle()、cv2.circle() 和 cv2.putText() 函数，我们可以轻松地在图像上绘制直线、矩形、圆圈和文本。