隨機數生成器和使用 OpenCV 繪製文字

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• 目標
• 程式碼
• 解釋
• 結果

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原始作者	Ana Huamán
相容性	OpenCV >= 3.0

目標

在本教程中，您將學習如何

• 使用隨機數生成器類（cv::RNG），以及如何從均勻分佈中獲取隨機數。
• 使用函式cv::putText在 OpenCV 視窗上顯示文字。

程式碼

• 在之前的教程（基本繪圖）中，我們繪製了各種幾何圖形，並輸入了座標（以cv::Point的形式）、顏色、粗細等引數。您可能已經注意到我們為這些引數指定了具體的值。
• 在本教程中，我們打算使用隨機值作為繪圖引數。此外，我們打算用大量的幾何圖形來填充我們的影像。由於我們將以隨機的方式初始化它們，因此這個過程將是自動的，並且透過使用迴圈來完成。
• 這段程式碼在您的 OpenCV 示例資料夾中。否則，您可以從這裡獲取它。

解釋

1. 讓我們從檢視main函式開始。我們觀察到我們做的第一件事是建立一個隨機數生成器物件 (RNG)

   RNG rng( 0xFFFFFFFF );

   RNG 實現了一個隨機數生成器。 在這個例子中，rng 是一個用值0xFFFFFFFF初始化的 RNG 元素
2. 然後，我們建立一個初始化為zeros（這意味著它將顯示為黑色）的矩陣，指定它的高度、寬度和型別

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

3. 然後我們繼續繪製瘋狂的東西。在檢視程式碼後，您可以看到它主要分為 8 個部分，定義為函式

    
   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 );

   所有這些函式都遵循相同的模式，因此我們將只分析其中的幾個，因為相同的解釋適用於所有函式。
4. 檢視函式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;
   }

   我們可以觀察到以下幾點
   • for迴圈將重複NUMBER次。由於函式cv::line在此迴圈內，這意味著將生成NUMBER條線。
   • 線的極端由pt1和pt2給出。對於pt1我們可以看到

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

     • 我們知道rng是一個隨機數生成器物件。在上面的程式碼中，我們呼叫了rng.uniform(a,b)。這會生成一個在值a和b之間均勻分佈的隨機數（包含a，不包含b）。
     • 從上面的解釋中，我們推斷出極端值pt1和pt2將是隨機值，因此線的位置將非常難以預測，從而產生不錯的視覺效果（請檢視下面的結果部分）。
     • 作為另一個觀察，我們注意到在cv::line的引數中，對於color輸入我們輸入

       randomColor(rng)

       讓我們檢查一下函式實現

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

       正如我們所看到的，返回值是一個Scalar，帶有 3 個隨機初始化的值，這些值用作線條顏色的R、G和B引數。因此，線條的顏色也將是隨機的！
5. 上面的解釋適用於生成圓形、橢圓、多邊形等的其他函式。諸如中心和頂點之類的引數也是隨機生成的。
6. 在結束之前，我們還應該看一下函式Display_Random_Text和Displaying_Big_End，因為它們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;
   }

   一切看起來都很熟悉，除了表示式

   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);

   那麼，函式cv::putText做什麼？在我們的例子中

   • 在image中繪製文字"Testing text rendering"
   • 文字的左下角將位於點org中
   • 字型型別是範圍內的隨機整數值：\([0, 8>\)。
   • 字型的大小由表示式rng.uniform(0, 100)x0.05 + 0.1表示（意味著它的範圍是：\([0.1, 5.1>\)）
   • 文字顏色是隨機的（由randomColor(rng)表示）
   • 文字粗細在 1 到 10 之間，如rng.uniform(1,10)所指定

   結果，我們將獲得（與其他繪圖函式類似）NUMBER個文字在我們的影像上，位於隨機位置。

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;
   }

   除了函式getTextSize（它獲取引數文字的大小）之外，我們可以觀察到的新操作在foor迴圈內

   image2 = image - Scalar::all(i)

   因此，image2是image和Scalar::all(i)的減法。事實上，這裡發生的是image2的每個畫素將是image的每個畫素減去i的值的結果（請記住，對於每個畫素，我們考慮三個值，例如R、G和B，因此它們中的每一個都會受到影響）

   還請記住，減法運算總是在內部執行一個saturate操作，這意味著獲得的結果將始終在允許的範圍內（對於我們的示例，沒有負數且介於 0 和 255 之間）。

結果

正如您在程式碼部分中看到的，該程式將按順序執行各種繪圖函式，這將產生

1. 首先，螢幕上會出現一組隨機的NUMBER條線，如下面的螢幕截圖所示

1. 然後，將出現一組新的圖形，這次是矩形。
2. 現在會出現一些橢圓，每個橢圓都具有隨機位置、大小、粗細和弧長

1. 現在，螢幕上會出現具有 03 個線段的折線，同樣以隨機配置出現。

1. 將跟隨填充的多邊形（在本例中為三角形）。
2. 最後出現的幾何圖形：圓！

1. 在接近尾聲時，文字“Testing Text Rendering”將以各種字型、大小、顏色和位置出現。
2. 和大的結尾（順便說一句，這也表達了一個巨大的真理）