随机数生成器和使用 OpenCV 绘制文本

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原始作者	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，并输入了坐标（以cv::Point的形式）、颜色、粗细等参数。您可能已经注意到我们为这些参数指定了具体的值。
• 在本教程中，我们打算使用随机值作为绘图参数。此外，我们打算用大量的几何图形来填充我们的图像。由于我们将以随机的方式初始化它们，因此这个过程将是自动的，并且通过使用循环来完成。
• 这段代码在您的 OpenCV 示例文件夹中。否则，您可以从这里获取它。

解释

1. 让我们从查看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zeros（这意味着它将显示为黑色）的矩阵，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，因此我们将只分析其中的几个，因为相同的解释适用于所有函数。
4. 查看函数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。
   • 线的极端由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，我们调用了rng.uniform(a,b)。这会生成一个在值a和b之间均匀分布的随机数（包含a，不包含b）。
     • 从上面的解释中，我们推断出极端值pt1和pt2将是随机值，因此线的位置将非常难以预测，从而产生不错的视觉效果（请查看下面的结果部分）。
     • 作为另一个观察，我们注意到在cv::line的参数中，对于color输入我们输入

       randomColor(rng)

       让我们检查一下函数实现

       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Scalar，带有 3 个随机初始化的值，这些值用作线条颜色的R、G和B参数。因此，线条的颜色也将是随机的！
5. 上面的解释适用于生成圆形、椭圆、多边形等的其他函数。诸如中心和顶点之类的参数也是随机生成的。
6. 在结束之前，我们还应该看一下函数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，除了表达式

   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点org中
   • 字体类型是范围内的随机整数值：\([0, 8>\)。
   • 字体的大小由表达式rng.uniform(0, 100)x0.05 + 0.1表示（意味着它的范围是：\([0.1, 5.1>\)）
   • 文本颜色是随机的（由randomColor(rng)表示）
   • 文本粗细在 1 到 10 之间，如rng.uniform(1,10)所指定

   结果，我们将获得（与其他绘图函数类似）NUMBER个文本在我们的图像上，位于随机位置。

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（它获取参数文本的大小）之外，我们可以观察到的新操作在foor循环内

   image2 = image - Scalar::all(i)

   因此，image2是image和Scalar::all(i)的减法。事实上，这里发生的是image2的每个像素将是image的每个像素减去i的值的结果（请记住，对于每个像素，我们考虑三个值，例如R、G和B，因此它们中的每一个都会受到影响）

   还请记住，减法运算总是在内部执行一个saturate操作，这意味着获得的结果将始终在允许的范围内（对于我们的示例，没有负数且介于 0 和 255 之间）。

结果

正如您在代码部分中看到的，该程序将按顺序执行各种绘图函数，这将产生

1. 首先，屏幕上会出现一组随机的NUMBER条线，如下面的屏幕截图所示

1. 然后，将出现一组新的图形，这次是矩形。
2. 现在会出现一些椭圆，每个椭圆都具有随机位置、大小、粗细和弧长

1. 现在，屏幕上会出现具有 03 个线段的折线，同样以随机配置出现。

1. 将跟随填充的多边形（在本例中为三角形）。
2. 最后出现的几何图形：圆！

1. 在接近尾声时，文本“Testing Text Rendering”将以各种字体、大小、颜色和位置出现。
2. 和大的结尾（顺便说一句，这也表达了一个巨大的真理）