opencv如何繪制線條、矩形、圓弧線、橢圓弧線、多邊形、添加文字

# OpenCV如何繪制線條、矩形、圓弧線、橢圓弧線、多邊形、添加文字

OpenCV作為計算機視覺領域的核心工具庫，提供了豐富的繪圖功能。本文將詳細介紹如何使用OpenCV繪制基礎幾何圖形和文字，涵蓋線條、矩形、圓弧線、橢圓弧線、多邊形以及文字添加等操作。

## 一、準備工作

### 1.1 安裝OpenCV
```python
pip install opencv-python

1.2 基礎代碼框架

import cv2
import numpy as np

# 創建空白畫布（512x512像素，3通道BGR）
canvas = np.zeros((512, 512, 3), dtype=np.uint8)
canvas.fill(255)  # 白色背景

二、繪制線條

2.1 基本語法

cv2.line(img, pt1, pt2, color, thickness=1, lineType=cv2.LINE_8, shift=0)

2.2 參數說明

• img: 目標圖像
• pt1: 起點坐標(x,y)
• pt2: 終點坐標(x,y)
• color: BGR格式顏色元組
• thickness: 線寬（像素）
• lineType: 線型（默認8連通）

2.3 示例代碼

# 繪制紅色對角線
cv2.line(canvas, (0,0), (511,511), (0,0,255), 5)

# 繪制綠色水平線
cv2.line(canvas, (100,200), (400,200), (0,255,0), 3)

三、繪制矩形

3.1 基本語法

cv2.rectangle(img, pt1, pt2, color, thickness=1, lineType=cv2.LINE_8, shift=0)

3.2 特殊參數

• thickness=-1: 表示填充矩形

3.3 示例代碼

# 繪制藍色邊框矩形
cv2.rectangle(canvas, (50,50), (200,200), (255,0,0), 2)

# 繪制填充黃色矩形
cv2.rectangle(canvas, (300,300), (450,450), (0,255,255), -1)

四、繪制圓弧線

4.1 基本語法

cv2.ellipse(img, center, axes, angle, startAngle, endAngle, color, thickness=1, lineType=cv2.LINE_8, shift=0)

4.2 參數說明

• center: 圓心坐標
• axes: (長軸長度,短軸長度)
• angle: 旋轉角度（順時針）
• startAngle: 起始角度（3點鐘方向為0度）
• endAngle: 終止角度

4.3 示例代碼

# 繪制90度圓弧
cv2.ellipse(canvas, (256,256), (100,50), 0, 0, 90, (128,0,128), 3)

# 繪制旋轉45度的半圓
cv2.ellipse(canvas, (256,256), (80,80), 45, 0, 180, (0,128,128), 2)

五、繪制橢圓弧線

5.1 使用ellipse函數

橢圓弧線實際上是圓弧線的擴展形式，通過設置不同的長軸和短軸實現。

5.2 示例代碼

# 繪制完整橢圓
cv2.ellipse(canvas, (150,400), (60,30), 0, 0, 360, (255,0,0), 2)

# 繪制部分橢圓弧
cv2.ellipse(canvas, (350,400), (80,40), 30, 45, 270, (0,0,255), 3)

六、繪制多邊形

6.1 基本語法

cv2.polylines(img, pts, isClosed, color, thickness=1, lineType=cv2.LINE_8, shift=0)

6.2 參數說明

• pts: 頂點坐標數組（需為int32類型）
• isClosed: 是否閉合多邊形

6.3 示例代碼

# 定義五邊形頂點
pts = np.array([[100,50], [200,80], [180,200], [120,220], [50,150]], np.int32)
pts = pts.reshape((-1,1,2))

# 繪制多邊形
cv2.polylines(canvas, [pts], True, (0,128,0), 3)

# 填充多邊形（使用fillPoly）
cv2.fillPoly(canvas, [pts], (200,200,0))

七、添加文字

7.1 基本語法

cv2.putText(img, text, org, fontFace, fontScale, color, thickness=1, lineType=cv2.LINE_8, bottomLeftOrigin=False)

7.2 參數說明

• text: 要繪制的字符串
• org: 文字左下角坐標
• fontFace: 字體類型
• fontScale: 字體縮放因子

7.3 支持字體

FONT_HERSHEY_SIMPLEX = 0
FONT_HERSHEY_PLN = 1
FONT_HERSHEY_DUPLEX = 2
FONT_HERSHEY_COMPLEX = 3
FONT_HERSHEY_TRIPLEX = 4
FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL = 5
FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX = 6
FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX = 7

7.4 示例代碼

# 添加簡單文字
cv2.putText(canvas, 'OpenCV', (50,450), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 2, (0,0,0), 3)

# 添加帶樣式的文字
cv2.putText(canvas, 'Python', (300,100), 
            cv2.FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX, 
            1.5, (255,100,50), 2, cv2.LINE_AA)

八、綜合示例

# 創建新畫布
canvas = np.zeros((600,800,3), np.uint8)
canvas.fill(240)  # 淺灰色背景

# 繪制交通信號燈
cv2.circle(canvas, (400,150), 50, (0,0,255), -1)  # 紅燈
cv2.circle(canvas, (400,250), 50, (0,165,255), -1)  # 黃燈
cv2.circle(canvas, (400,350), 50, (0,255,0), -1)  # 綠燈
cv2.rectangle(canvas, (300,80), (500,420), (0,0,0), 3)

# 添加文字說明
cv2.putText(canvas, "STOP", (350,160), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255,255,255), 2)
cv2.putText(canvas, "READY", (350,260), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (0,0,0), 2)
cv2.putText(canvas, "GO", (370,360), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (0,0,0), 2)

# 顯示結果
cv2.imshow("Drawing Demo", canvas)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

九、高級技巧

9.1 抗鋸齒繪制

# 使用LINE_AA抗鋸齒線型
cv2.line(canvas, (0,0), (511,511), (0,0,0), 5, cv2.LINE_AA)

9.2 透明度效果

# 創建透明圖層
overlay = canvas.copy()
cv2.rectangle(overlay, (100,100), (300,300), (0,0,255), -1)
cv2.addWeighted(overlay, 0.5, canvas, 0.5, 0, canvas)

9.3 繪制箭頭

cv2.arrowedLine(canvas, (400,100), (400,400), (255,0,255), 3, tipLength=0.1)

十、總結

本文詳細介紹了OpenCV的繪圖功能，包括： 1. 線條繪制：cv2.line() 2. 矩形繪制：cv2.rectangle() 3. 圓弧/橢圓?。?code>cv2.ellipse() 4. 多邊形繪制：cv2.polylines() 5. 文字添加：cv2.putText()

掌握這些基礎繪圖操作，可以為圖像處理、計算機視覺項目添加可視化標注，是OpenCV應用開發的重要基礎技能。

提示：所有繪圖函數都會直接修改輸入圖像，如需保留原始圖像，請先創建副本。 “`

（全文約1850字，包含代碼示例和詳細參數說明）