python进行OpenCV实战之画图（直线、矩形、圆形）

脚本专栏 2024/12/25 佚名

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前言

在上一节我们通过使用NumPy的数组分割成功的在我们的图像上画了一个绿色的方块，但是如果我们想画一个单一的线条或者圆圈该怎么办呢？NumPy没有提供相关的功能，但是OpenCV提供了相关的函数，在本节就将为大家介绍三个基本的OpenCV画图方法：

cv2.line() #1
cv2.rectangle() #2
cv2.circle() #3

1 画直线和矩形

在开始我们用OpenCV画我们的杰作之前，我们需要定义一个画布

import numpy as np #1
import cv2 #2

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

#1-2:

关于所需包的导入

#3：

我们使用np.zeros()方法构造了一个300*300的NumPy数组，同时分配了三个颜色空间，分别表示Red,Green,Blue,正如zeros名字所描述的一样，这个方法用0填充了这个数组的每一个元素。在np.zeros()的第二个变量是数据类型：dtype。由于我们需要用RGB格式来表示我们的图像，它的取值范围是[0,255]，所以我们用“uint8”就显得至关重要了，如果不声明的话np.zeros()默认的变量类型是float64.

1.1 画直线

green = (0, 255, 0) #4
cv2.line(canvas, (0, 0), (300, 300), green) #5
cv2.imshow("Canvas", canvas) #6
cv2.waitKey(0) #7

red = (0, 0, 255) #8
cv2.line(canvas, (300, 0), (0, 300), red, 3) #9
cv2.imshow("Canvas", canvas) #10
cv2.waitKey(0) #11

#4:

我们定义了一个元组来表示绿色

#5-7:

我们在canvas上画了一条绿线从坐标(0,0)到(300,300),将结果显示出来，并等待按下任意按键

#8：

我们定义了一个元组来表示红色，再次强调OpenCV是BGR模式而不是RGB模式

#9-11：

我们在canvas上画了一条红线从坐标(300,0)到(0,300),并且该线的线型为3个像素，这也是最后一个参数的含义，然后将结果显示出来，并等待按下任意按键

1.2 画矩形

cv2.rectangle(canvas, (10, 10), (60, 60), green) #12
cv2.imshow("Canvas", canvas) #13
cv2.waitKey(0) #14

cv2.rectangle(canvas, (50, 200), (200, 225), red, 5) #15
cv2.imshow("Canvas", canvas) #16
cv2.waitKey(0) #17

blue = (255, 0, 0) #18
cv2.rectangle(canvas, (200, 50), (225, 125), blue, -1) #19
cv2.imshow("Canvas", canvas) #20
cv2.waitKey(0) #21

#12-14：

我们使用了cv2.rectangle()方法，这个方法与cv2.line()方法用法是一样的，第一个参数表示我们想要在canvas这个画布上进行画图，第二个参数是我们矩形的开始点(10,10)，第三个参数是我们矩形的结束点(60,60),通过这两个点我们定义了一个50*50像素大小的区域，第四个参数是我们矩形边框的颜色——绿色，然后将结果显示出来，并等待按下任意按键。

#15-17：

在第15行代码中，正如我们可以控制话直线的线型粗细程度，我们也可以控制画矩形的线型粗细，在这行代码中最后一个参数“5”，则表示我们将在canvas上画出一个边框粗细为5个像素大小的起点为(50, 200),终点为 (200, 225)的红色矩形，然后将结果显示出来，并等待按下任意按键。

#18-21

到目前为止，我们画的都是图形的边框，如果我们想要填充这个边框怎么办呢？
在第19行代码中：

cv2.rectangle(canvas, (200, 50), (225, 125), blue, -1) #19

我们画了一个起点为（200,50），终点为（225,125）的蓝色矩形，当我们将最后一个设置线型的参数设置为“-1”，我们便可以得到一个填充蓝色的矩形。

2 画圆形

画圆形和画直线和矩形是一样容易的，但是它有有一些不同：

2.1 同心圆

canvas = np.zeros((300, 300, 3), dtype="uint8") #22
(centerX, centerY) = (canvas.shape[1] // 2, canvas.shape[0] // 2) #23
white = (255, 255, 255) #24

for r in range(0, 175, 25): #25
 cv2.circle(canvas, (centerX, centerY), r, white) #26

cv2.imshow("Canvas", canvas) #27
cv2.waitKey(0) #28

for i in range(0, 25): #29
 radius = np.random.randint(5, high=200) #30
 color = np.random.randint(0, high=256, size=(3,)) #31

 pt = np.random.randint(0, high=300, size=(2,)) #32

 cv2.circle(canvas, tuple(pt), radius, color, 1) #33

cv2.imshow("Canvas", canvas) #34
cv2.waitKey(0) #35

#22：

我们重新将我们的画板变成一个白板

#23：

我们定义并计算一个中心点的坐标（centerX,centerY）,在第1节和第2节我们均提到过shape[0]表示图片的高度，shape[1]表示图片的宽度，分别取它们的一半，得到centerY,centerX

#24：

定义一个白色的像素

#25-28：

我们从[0,175)的范围以跨度为25进行循环来取圆的半径，

cv2.circle(canvas, (centerX, centerY), r, white) #26

然后在第26行通过cv2.circle()来进行画圆，第一个参数表示在canvas上进行绘画，第二个参数表示圆心，第三个参数表示半径，第四个参数表示颜色。然后将结果显示出来，并等待按下任意按键。

2.2 随机圆

让我们来让圆多一点趣味：

for i in range(0, 25): #29
 radius = np.random.randint(5, high=200) #30
 color = np.random.randint(0, high=256, size=(3,)) #31

 pt = np.random.randint(0, high=300, size=(2,)) #32

 cv2.circle(canvas, tuple(pt), radius, color, -1) #33

cv2.imshow("Canvas", canvas) #34
cv2.waitKey(0) #35

#29：

通过循环表示，我们将画25个圆

#30-32：

如果要画圆，我们需要三个基本元素：圆的半径，圆的颜色，圆的圆心。在这里我们需要通过np.random.randint使用NumPy中产生随机数的能力。

radius = np.random.randint(5, high=200) #30

在第30行我们在[5,200)范围内产生随机数

color = np.random.randint(0, high=256, size=(3,)) #31

在第31行我们将在[0,256)范围内产生随机数，由于颜色值拥有3个通道值，我们通过size=(3,)让NumPy返回一个包含三个元素的列表。

pt = np.random.randint(0, high=300, size=(2,)) #32

在第32行我们将在[0,300)范围内产生随机数，我们通过size=(2,)让NumPy返回一个包含2个元素的列表来表示圆心。

#33：

cv2.circle(canvas, tuple(pt), radius, color, -1) #33

在第33行中，我们通过调用cv2.circle()方法来画圆，第一个参数表示在canvas上画圆，第二个参数圆心坐标需要注意必须是元组，所以使用tuple来进行强制转化列表，第三个参数是半径，第四个参数表示颜色，第5个参数为“-1”，表示产生实心圆。

#34-35：
将结果显示出来，并等待按下任意按键。

3 完整代码

新建drawing.py

import numpy as np
import cv2

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

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)

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)

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

 pt = np.random.randint(0, high=300, size=(2,))

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

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

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