OpenCV：随机数生成器和文本

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上一教程： 基本绘图
下一教程： 图像平滑

原作者	Ana Huamán
兼容性	OpenCV >= 3.0

目标

在本教程中，您将学习如何：

• 使用随机数生成器类 (cv::RNG )以及如何从均匀分布中获取随机数。
• 使用函数cv::putText在OpenCV窗口上显示文本。

代码

• 在之前的教程(基本绘图)中，我们绘制了各种几何图形，输入参数例如坐标（cv::Point形式），颜色，粗细等。您可能已经注意到我们为这些参数赋予了特定值。
• 在本教程中，我们打算对绘图参数使用随机值。此外，我们打算用大量几何图形填充我们的图像。由于我们将以随机方式初始化它们，因此此过程将是自动的，并通过使用循环来完成。
• 此代码位于您的OpenCV示例文件夹中。否则，您可以从此处获取：此处

解释

1. 让我们从检查main函数开始。我们观察到，我们首先要做的是创建一个随机数生成器对象(RNG)

   RNG rng( 0xFFFFFFFF );

   RNG实现了一个随机数生成器。在这个例子中，rng是一个用值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），指定其高度、宽度及其类型。

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

3. 然后我们继续绘制各种图形。查看代码后，您可以看到它主要分为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 );

   所有这些函数都遵循相同的模式，因此我们将仅分析其中的几个，因为相同的解释适用于所有函数。
4. 检查函数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几点：
   • for循环将重复NUMBER次。由于函数cv::line在此循环内，这意味着将生成NUMBER条线。
   • 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)。这将在值a和b之间生成一个随机均匀分布（在a中包含，在b中不包含）。
     • 根据上面的解释，我们推断端点pt1和pt2将是随机值，因此线的位 置将是不可预测的，从而产生良好的视觉效果（请查看下面的“结果”部分）。
     • 作为另一个观察结果，我们注意到在cv::line参数中，对于颜色输入，我们输入：

       randomColor(rng)

       让我们检查函数的实现：

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

       正如我们所看到的，返回值是一个具有3个随机初始化值的Scalar，它们用作线的颜色参数R、G和B。因此，线的颜色也将是随机的！
5. 上述解释适用于生成圆、椭圆、多边形等的其它函数。诸如中心和顶点之类的参数也会随机生成。
6. 在结束之前，我们还应该查看函数Display_Random_Text和Displaying_Big_End，因为它们都有一些有趣的特性。

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;
   }

   一切看起来都很熟悉，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);

   那么，函数cv::putText做了什么？在我们的例子中：

   • 在image中绘制文本"Testing text rendering"
   • 文本的左下角将位于Point org处
   • 字体类型是范围为\([0, 8>\)的随机整数值。
   • 字体的比例由表达式rng.uniform(0, 100)x0.05 + 0.1表示（这意味着其范围为\([0.1, 5.1>\)）。
   • 文本颜色是随机的（由randomColor(rng)表示）。
   • 文本粗细范围为1到10，由rng.uniform(1,10)指定。

   结果，我们将（类似于其他绘图函数）在图像上获得NUMBER个文本，位置随机。

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 万岁！" , 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getTextSize函数（获取参数文本的大小）之外，我们还可以观察到新的操作在for循环内

   image2 = image - Scalar::all(i)

   因此，image2 是image 和 Scalar::all(i) 的差值。事实上，这里发生的是，image2 的每个像素将是image 的每个像素减去i 的值的结果（记住，对于每个像素，我们都考虑三个值，例如 R、G 和 B，因此每个值都会受到影响）。

   还要记住，减法运算始终会在内部执行饱和运算，这意味着获得的结果始终在允许的范围内（对于我们的示例，没有负值，介于 0 和 255 之间）。

结果

正如您在代码部分看到的，程序将依次执行各种绘图函数，这将产生

1. 首先，屏幕上会出现一组随机的NUMBER条线，如下图所示

1. 然后，是一组新的图形，这次是矩形。
2. 现在，一些椭圆将出现，每个椭圆都有随机的位置、大小、粗细和弧长。

1. 现在，屏幕上将出现具有 03 个线段的多边形，同样是随机配置。

1. 接下来是填充的多边形（在这个例子中是三角形）。
2. 最后出现的几何图形：圆形！

1. 接近结尾，文本“测试文本渲染”将以各种字体、大小、颜色和位置出现。
2. 以及最终结果（顺便说一句，这也表达了一个重要的真理）。