使用 OpenCV 随机生成器和文本

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上一教程： 基本绘图
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原始作者	Ana Huamán
兼容性	OpenCV >= 3.0

目标

在本教程中，你将学习如何

• 使用随机数生成器类 (cv::RNG ) 和如何从均匀分布中获取一个随机数。
• 使用 cv::putText 函数在 OpenCV 窗口中显示文本

代码

• 在上一个教程（基本绘图）中，我们绘制了各种几何图形，给出了诸如坐标（采用 cv::Point 形式）、颜色、粗细等的输入参数。你可能已经注意到，我们为这些参数给出了具体的值。
• 在本教程中，我们打算为绘图参数使用随机值。我们还打算用大量的几何图形填充我们的图像。由于我们将以随机的方式对它们进行初始化，这个过程将是自动的，是通过使用循环实现的。
• 此代码位于你的 OpenCV 样本文件夹中。否则，你可以从 此处 获取它

说明

1. 让我们从检查main 函数开始。我们观察到，我们做的第一件事是创建一个随机数生成器对象 (RNG)

   RNG rng( 0xFFFFFFFF );

   RNG 实现了随机数生成器。在本例中，rng 是使用值0xFFFFFFFF 初始化的 RNG 元素
2. 然后，我们创建一个初始化为零的矩阵（这意味着它将显示为黑色），指定它的高度、宽度和类型

    
   Mat image = Mat::zeros( window_height, window_width, CV_8UC3 );
    
   imshow( window_name, image );

3. 然后，我们继续绘制疯狂的东西。在查看代码之后，你会看到它主要分为 8 个部分，定义为函数

    
   c = Drawing_Random_Lines(image, window_name, rng);
   if( c != 0 ) return 0;
    
   c = Drawing_Random_Rectangles(image, window_name, rng);
   if( c != 0 ) return 0;
    
   c = Drawing_Random_Ellipses( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
    
   c = Drawing_Random_Polylines( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
    
   c = Drawing_Random_Filled_Polygons( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
    
   c = Drawing_Random_Circles( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
    
   c = Displaying_Random_Text( image, window_name, rng );
   if( c != 0 ) return 0;
    
   c = Displaying_Big_End( image, window_name, rng );

   上述所有函数都遵循相同的模式，因此我们只分析其中几个函数，因为所有函数的解释都相同。
4. 了解函数 Drawing_Random_Lines

   int Drawing_Random_Lines( Mat image, char* window_name, RNG rng )
   {
     int lineType = 8;
   Point pt1, pt2;
    
     for( int i = 0; i < NUMBER; i++ )
     {
   pt1.x = rng.uniform( x_1, x_2 );
   pt1.y = rng.uniform( y_1, y_2 );
   pt2.x = rng.uniform( x_1, x_2 );
   pt2.y = rng.uniform( y_1, y_2 );
    
   line( image, pt1, pt2, randomColor(rng), rng.uniform(1, 10), 8 );
   imshow( window_name, image );
      if( waitKey( DELAY ) >= 0 )
   { return -1; }
     }
     return 0;
   }

   我们可以观察到以下内容
   • for 循环将重复 NUMBER 次。由于函数 cv::line 在此循环中，这意味着将生成 NUMBER 行。
   • 线的端点由 pt1 和 pt2 给出。对于 pt1，我们可以看到

     pt1.x = rng.uniform( x_1, x_2 );
     pt1.y = rng.uniform( y_1, y_2 );

     • 我们知道 rng 是一个随机数生成器对象。在上面的代码中，我们调用 rng.uniform(a,b)。这会在值 a 和 b 之间生成一个均匀分布的随机分布（在 a 中包含，在 b 中不包含）。
     • 从上面的解释中，我们推断出端点 pt1 和 pt2 将是随机值，因此线的位置将非常不可预测，从而产生良好的视觉效果（查看下面的“结果”部分）。
     • 另一个观察结果是，我们注意到在 cv::line 参数中，对于颜色输入，我们输入

       randomColor(rng)

       让我们查看函数实现

       static Scalar randomColor( RNG& rng )
         {
         int icolor = (unsigned) rng;
         return Scalar( icolor&255, (icolor>>8)&255, (icolor>>16)&255 );
         }

       如我们所见，返回值是一个带有 3 个随机初始化值的标量，它们用作线条颜色的R、G 和 B 参数。因此，线条的颜色也应该是随机的！
5. 以上说明适用于生成圆形、椭圆和多边形等其他函数。如center和vertices等参数也是随机生成的。
6. 结束之前，我们还应看一看函数Display_Random_Text和Displaying_Big_End，因为它们都有一些有趣的功能

7. Display_Random_Text

   int Displaying_Random_Text( Mat image, char* window_name, RNG rng )
   {
     int lineType = 8;
    
     for ( int i = 1; i < NUMBER; i++ )
     {
   Point org;
   org.x = rng.uniform(x_1, x_2);
   org.y = rng.uniform(y_1, y_2);
    
   putText( image, "Testing text rendering", org, rng.uniform(0,8),
   rng.uniform(0,100)*0.05+0.1, randomColor(rng), rng.uniform(1, 10), lineType);
    
   imshow( window_name, image );
       if( waitKey(DELAY) >= 0 )
   { return -1; }
     }
    
     return 0;
   }

   看上去很熟悉，但表达式

   putText( image, "Testing text rendering", org, rng.uniform(0,8),
   rng.uniform(0,100)*0.05+0.1, randomColor(rng), rng.uniform(1, 10), lineType);

   因此，cv::putText函数的作用是什么？在我们的示例中

   • 绘制文本**"Testing text rendering"**在image中
   • 文本的左下角位于点org中
   • 字体类型是范围[0, 8>)内的随机整数。
   • 字体的缩放以表达式rng.uniform(0, 100)x0.05 + 0.1表示（即其范围为[0.1, 5.1>）。
   • 文本颜色是随机的（由randomColor(rng)表示）。
   • 文本粗细在1到10之间，由rng.uniform(1,10)指定。

   结果是，我们将在随机位置获得图像上的NUMBER文本（类似于其他绘制功能）。

8. Displaying_Big_End

   int Displaying_Big_End( Mat image, char* window_name, RNG rng )
   {
   Size textsize = getTextSize("OpenCV forever!", FONT_HERSHEY_COMPLEX, 3, 5, 0);
   Point org((window_width - textsize.width)/2, (window_height - textsize.height)/2);
     int lineType = 8;
    
   Mat image2;
    
     for( int i = 0; i < 255; i += 2 )
     {
   image2 = image - Scalar::all(i);
   putText( image2, "OpenCV forever!", org, FONT_HERSHEY_COMPLEX, 3,
   Scalar(i, i, 255), 5, lineType );
    
   imshow( window_name, image2 );
       if( waitKey(DELAY) >= 0 )
   { return -1; }
     }
    
     return 0;
   }

   除了函数getTextSize（它获得参数文本的大小）以外，我们可以在foor循环中观察到新操作

   image2 = image - Scalar::all(i)

   因此，image2是image和Scalar::all(i)的减法。事实上，这里发生的情况是，image2的每个像素将是image的每个像素与i值相减的结果（记住对于每个像素，我们考虑三个值，例如 R、G 和 B，因此它们每个都会受到影响）。

   同样，还要记住，减法运算总是在内部执行饱和运算，这意味着获得的结果将始终在允许范围内（对于我们的示例来说，范围为无负值且处于 0 到 255 之间）。

结果

正如您刚才在代码部分中看到的那样，该程序将按顺序执行各种绘图函数，这些函数将生成

1. 首先，屏幕上将出现一组随机的NUMBER线，如同在本屏幕截图中看到的那样

1. 然后，会出现一组新的图形，此时为矩形。
2. 现在会显示一些椭圆，每个椭圆都有随机的位置、大小、粗细和弧长

1. 现在，屏幕上会出现具有 03 个段的折线，同样是随机配置。

1. 接下来是填充的多边形（在本示例中为三角形）。
2. 要出现的最后一种几何图形：圆形！

1. 接近结束时，文本“*测试文本渲染*”将以各种字体、大小、颜色和位置显示。
2. 最后的高潮（顺便说一句，这同样代表着一个伟大的真理）