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[Python 教程] OpenCV 绘图教程:图形与文本标注

admin7个月前 (03-18)Python262

OpenCV 绘图教程:图形与文本标注

本文介绍如何在 OpenCV 中绘制各种图形和添加文本,用于图像标注和可视化。

一、绘制基本图形

1.1 创建画布

import cv2
import numpy as np

# 创建黑色画布
img = np.zeros((512, 512, 3), dtype=np.uint8)

# 或者创建白色画布
img = np.ones((512, 512, 3), dtype=np.uint8) * 255

1.2 绘制直线

# cv2.line(图像,起点,终点,颜色,线宽)
cv2.line(img, (0, 0), (511, 511), (255, 0, 0), 5)

1.3 绘制矩形

# cv2.rectangle(图像,左上角,右下角,颜色,线宽)
# 空心矩形
cv2.rectangle(img, (384, 0), (510, 128), (0, 255, 0), 3)

# 实心矩形(线宽=-1)
cv2.rectangle(img, (100, 100), (200, 200), (0, 0, 255), -1)

1.4 绘制圆形

# cv2.circle(图像,圆心,半径,颜色,线宽)
cv2.circle(img, (447, 63), 63, (0, 0, 255), -1)

1.5 绘制椭圆

# cv2.ellipse(图像,中心,轴,角度,起始角,结束角,颜色,线宽)
cv2.ellipse(img, (256, 256), (100, 50), 0, 0, 180, (255, 0, 0), -1)

1.6 绘制多边形

# 定义顶点
pts = np.array([[10, 5], [20, 10], [10, 15], [5, 10]], np.int32)
pts = pts.reshape((-1, 1, 2))

# 绘制多边形
cv2.polylines(img, [pts], True, (0, 255, 255), 3)

二、添加文本

2.1 基本文本

# cv2.putText(图像,文本,位置,字体,大小,颜色,线宽)
cv2.putText(img, 'OpenCV', (10, 500),
            cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1.5, (255, 255, 255), 2)

2.2 可用字体

fonts = [
    cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,      # 普通字体
    cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN,        # 简单字体
    cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEX,       # 复杂字体
    cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX,      # 复杂字体
    cv2.FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX,  # 手写体
]

for i, font in enumerate(fonts):
    cv2.putText(img, f'Font {i}', (10, 50 + i * 40),
                font, 1, (0, 255, 0), 2)

三、实际应用示例

3.1 目标检测标注

def draw_detection_box(img, x, y, w, h, label, color=(0, 255, 0)):
    """绘制检测框和标签"""
    # 绘制矩形框
    cv2.rectangle(img, (x, y), (x + w, y + h), color, 2)
    
    # 添加标签背景
    label_size = cv2.getTextSize(label, cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.6, 2)[0]
    cv2.rectangle(img, (x, y - label_size[1] - 10),
                  (x + label_size[0], y), color, -1)
    
    # 添加标签文本
    cv2.putText(img, label, (x, y - 5),
                cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.6, (255, 255, 255), 2)

# 使用示例
draw_detection_box(img, 100, 100, 200, 200, 'Person: 0.95')

3.2 绘制关键点

# 绘制人脸关键点
landmarks = [(100, 100), (150, 120), (200, 100), (150, 150)]

for point in landmarks:
    cv2.circle(img, point, 5, (0, 255, 0), -1)

# 连接关键点
for i in range(len(landmarks) - 1):
    cv2.line(img, landmarks[i], landmarks[i + 1], (0, 255, 0), 2)

3.3 绘制箭头

def draw_arrow(img, start, end, color=(0, 255, 0), thickness=2):
    """绘制带箭头的线段"""
    cv2.line(img, start, end, color, thickness)
    
    # 计算箭头
    angle = np.arctan2(end[1] - start[1], end[0] - start[0])
    arrow_length = 20
    arrow_angle = np.pi / 6
    
    pt1 = (int(end[0] - arrow_length * np.cos(angle - arrow_angle)),
           int(end[1] - arrow_length * np.sin(angle - arrow_angle)))
    pt2 = (int(end[0] - arrow_length * np.cos(angle + arrow_angle)),
           int(end[1] - arrow_length * np.sin(angle + arrow_angle)))
    
    cv2.line(img, end, pt1, color, thickness)
    cv2.line(img, end, pt2, color, thickness)

draw_arrow(img, (50, 256), (450, 256))

四、综合示例

import cv2
import numpy as np

# 创建画布
img = np.zeros((600, 800, 3), dtype=np.uint8)

# 添加标题
cv2.putText(img, 'OpenCV Drawing Demo', (200, 50),
            cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 1, (255, 255, 255), 2)

# 绘制各种图形
cv2.line(img, (50, 100), (200, 100), (255, 0, 0), 2)
cv2.rectangle(img, (250, 80), (400, 120), (0, 255, 0), 2)
cv2.circle(img, (550, 100), 40, (0, 0, 255), -1)
cv2.ellipse(img, (150, 250), (80, 40), 45, 0, 360, (255, 255, 0), 2)

# 添加说明
cv2.putText(img, 'Line', (100, 130), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (255, 0, 0), 2)
cv2.putText(img, 'Rectangle', (250, 130), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (0, 255, 0), 2)
cv2.putText(img, 'Circle', (520, 130), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (0, 0, 255), 2)

# 显示
cv2.imshow('Drawing Demo', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

五、总结

本文介绍了 OpenCV 中的绘图功能,包括基本图形绘制、文本添加和实际应用示例。这些技能在目标检测可视化、图像标注、数据增强等场景中非常实用。

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