学习OpenCV3：在空白图片上画虚线

Love The Way You Lie 2023-02-18 09:39 4阅读 0赞

--------------------

# 一、背景 #

在OpenCV中，可以画圆、线、矩形、椭圆和多边形，但并不能画出虚线，现希望通过OpenCV已有的函数画出由点或线组成的虚线。

cv::circle() // 画一个简单圆
    cv::clipLine() // 判断一条直线是否在给定的矩形内
    cv::ellipse() // 画一个椭圆，可以倾斜，或者只有部分圆弧
    cv::ellipse2Poly() // 计算一个近似椭圆的多边形
    cv::fillConvexPoly() // 画一个填充的简单多边形
    cv::fillPoly() // 画一个填充的任意多边形
    cv::line() // 画一条简单直线
    cv::rectangle() // 画一个简单矩形
    cv::polyLines() // 画多重折线

# 二、实现 #

注意事项：  
1、OpenCV虽然没有画点的函数，但可通过cv::circle()实现，只要半径够短，线够厚，一个实心圆可看成一个点。  
2、创建空白图片时，其图片类型应选择`CV_32FC3`或`CV_64FC3`。存储像素的位数越多，画出的斜线越直。  
3、两个点画出一条线，故使用`g_first`和`g_last`两个`Point`来存储所画的线。画线主要分为水平线、垂直线和倾斜线三种情况。倾斜线表示方法如下，设置每个点或线的间隔，已知 x x x即可求出 y y y，由此可确定每个点或每条线的坐标。  
 y − y 1 y 2 − y 1 = x − x 1 x 2 − x 1 ⇒ y = ( y 2 − y 1 ) ( x 2 − x 1 ) ∗ ( x − x 1 ) + y 1 \\frac\{y-y\_1\}\{y\_2-y\_1\} = \\frac\{x-x\_1\}\{x\_2-x\_1\} \\Rightarrow y = \\frac\{(y2-y1)\}\{(x2-x1)\}\*(x-x1)+y1 y2−y1y−y1=x2−x1x−x1⇒y=(x2−x1)(y2−y1)∗(x−x1)\+y1

操作方法：  
1、运行程序，在空白图片上按下鼠标左键并移动，鼠标左键释放时即可画出一条虚线。鼠标右键点击可擦掉已画出的虚线。  
2、程序包含2种模式，模式1画出由点组成的虚线，模式2画出由线组成的虚线。鼠标默认使用模式1，可通过键盘输入`1`或`2`选择不同模式。键盘输入除`1`或`2`的键会自动退出程序。

#include <opencv2/opencv.hpp>
    #include <iostream>
    using namespace std;
    using namespace cv;
    
    Point2f g_first, g_last; // 线的起点和终点
    
    // 画由点组成的虚线
    void draw_dotted_line1(Mat img, Point2f p1, Point2f p2, Scalar color, int thickness)
    {
        float n = 15; //虚点间隔
        float w = p2.x - p1.x, h = p2.y - p1.y;
        float l = sqrtf(w * w + h * h);
        int m = l / n;
        n = l / m; // 矫正虚点间隔，使虚点数为整数
    
        circle(img, p1, 1, color, thickness); // 画起点
        circle(img, p2, 1, color, thickness); // 画终点
        // 画中间点
        if (p1.y == p2.y) // 水平线：y = m
        {
            float x1 = min(p1.x, p2.x);
            float x2 = max(p1.x, p2.x);
            for (float x = x1 + n; x < x2; x = x + n)
                circle(img, Point2f(x, p1.y), 1, color, thickness);
        }
        else if (p1.x == p2.x) // 垂直线, x = m
        {
            float y1 = min(p1.y, p2.y);
            float y2 = max(p1.y, p2.y);
            for (float y = y1 + n; y < y2; y = y + n)
                circle(img, Point2f(p1.x, y), 1, color, thickness);
        }
        else // 倾斜线，与x轴、y轴都不垂直或平行
        {
            // 直线方程的两点式：(y-y1)/(y2-y1)=(x-x1)/(x2-x1) -> y = (y2-y1)*(x-x1)/(x2-x1)+y1
            float m = n * abs(w) / l;
            float k = h / w;
            float x1 = min(p1.x, p2.x);
            float x2 = max(p1.x, p2.x);
            for (float x = x1 + m; x < x2; x = x + m)
                circle(img, Point2f(x, k * (x - p1.x) + p1.y), 1, color, thickness);
        }
    }
    
    // 画由线组成的虚线
    void draw_dotted_line2(Mat img, Point2f p1, Point2f p2, Scalar color, int thickness)
    {
        float n = 15; //线长度
        float w = p2.x - p1.x, h = p2.y - p1.y;
        float l = sqrtf(w * w + h * h);
        // 矫正线长度，使线个数为奇数
        int m = l / n;
        m = m % 2 ? m : m + 1;
        n = l / m;
    
        circle(img, p1, 1, color, thickness); // 画起点
        circle(img, p2, 1, color, thickness); // 画终点
        // 画中间点
        if (p1.y == p2.y) //水平线：y = m
        {
            float x1 = min(p1.x, p2.x);
            float x2 = max(p1.x, p2.x);
            for (float x = x1, n1 = 2 * n; x < x2; x = x + n1)
                line(img, Point2f(x, p1.y), Point2f(x + n, p1.y), color, thickness);
        }
        else if (p1.x == p2.x) //垂直线, x = m
        {
            float y1 = min(p1.y, p2.y);
            float y2 = max(p1.y, p2.y);
            for (float y = y1, n1 = 2 * n; y < y2; y = y + n1)
                line(img, Point2f(p1.x, y), Point2f(p1.x, y + n), color, thickness);
        }
        else // 倾斜线，与x轴、y轴都不垂直或平行
        {
            // 直线方程的两点式：(y-y1)/(y2-y1)=(x-x1)/(x2-x1) -> y = (y2-y1)*(x-x1)/(x2-x1)+y1
            float n1 = n * abs(w) / l;
            float k = h / w;
            float x1 = min(p1.x, p2.x);
            float x2 = max(p1.x, p2.x);
            for (float x = x1, n2 = 2 * n1; x < x2; x = x + n2)
            {
                Point p3 = Point2f(x, k * (x - p1.x) + p1.y);
                Point p4 = Point2f(x + n1, k * (x + n1 - p1.x) + p1.y);
                line(img, p3, p4, color, thickness);
            }
        }
    }
    
    // 矫正坐标
    void correct(Point2f &p, const Point2f &p1, const Point2f &p2)
    {
        if (p.x < p1.x)
            p.x = p1.x;
        else if (p.x > p2.x)
            p.x = p2.x;
        if (p.y < p1.y)
            p.y = p1.y;
        else if (p.y > p2.y)
            p.y = p2.y;
    }
    
    // 鼠标回调函数
    void mouse_callback(int event, int x, int y, int flags, void *param)
    {
        static size_t i = 0; // 鼠标操作步骤的标识
        switch (event)
        {
        case cv::EVENT_LBUTTONDOWN: // 鼠标左键点击
            if (i == 0)
            {
                g_first = Point2f(x, y);        // 保存线的起点
                g_last = Point2f(x + 1, y + 1); // 保存线的终点
                i = 1;
            }
            break;
        case cv::EVENT_MOUSEMOVE: // 鼠标移动
            if (i == 1)
                g_last = Point2f(x, y); // 刷新线的终点
            break;
        case cv::EVENT_LBUTTONUP: // 鼠标左键释放
            if (i == 1)
                i = 2; // 不再画线
            break;
        case cv::EVENT_RBUTTONDOWN: // 鼠标右键点击，清除内容
            i = 0;
            g_first = Point2f(0, 0);
            g_last = Point2f(0, 0);
            break;
        default:
            break;
        }
    }
    
    int main()
    {
        const int w = 800, h = 600;
        const string window_name = "image";
        Mat image_original = cv::Mat(h, w, CV_32FC3, cv::Scalar(255, 255, 255)); // 选择CV_32FC3，画出的斜线更直
        cv::imshow(window_name, image_original);
        cv::setMouseCallback(window_name, mouse_callback); // 鼠标函数
        char flag = '1';
        while (true)
        {
            Mat img = image_original.clone(); // 克隆图片，方便在同一张图片上多次画线
            correct(g_last, Point2f(0, 0), Point2f(img.cols, img.rows));
            if (flag == '1')
                draw_dotted_line1(img, g_first, g_last, Scalar(0, 255, 0), 2); // 模式1画由点组成的虚线
            else
                draw_dotted_line2(img, g_first, g_last, Scalar(0, 255, 0), 2); // 模式2画由线组成的虚线
            imshow(window_name, img);
    
            char c = waitKey(1); // 获取键盘输入的字符
            if (c == '1' || c == '2')
                flag = c;
            else if (c > 0) // 若不按'1'或'2'，按其它字符键会自动退出。
                break;
        }
        return 0;
    }

运行结果：

![format_png_pic_center][]

![format_png_pic_center 1][]

[format_png_pic_center]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy8yMDMwMzQzNC1lNGU4ODZhZDg4MzQ0MDVjLnBuZw?x-oss-process=image/format,png#pic_center
[format_png_pic_center 1]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy8yMDMwMzQzNC1kMDQxNjc3NDY3ZTM1YWYzLnBuZw?x-oss-process=image/format,png#pic_center