OpenCV_Tutorials——CORE MODULE.THE CORE FUNCTIONALITY——Random genenrator and text with OpenCV
2.7 随机产生器和OpenCV当中的文字
目标
在教程中，你会学习到：
1、使用随机数字产生类（RNG）并且如何从均匀分布中获得随机数字。
2、使用OpenCV的putText函数在窗口中显示文字
代码
1、在前一个的教程（Basic Drawing）中，我们画了不同的几何图形，给出了例如坐标（使用Points形式的）的输入参数，颜色，线条粗细，等等。你可能已经注意到我们对于那些参数都是给出了特殊的值。
2、在本教程中，我们打算使用为绘图参数使用随机值。同样，我们打算使用大量的几何图形来填满我们的图形。因为我们打算使用随机的形式来进行初始化，这个过程将通过循环的形式自动进行。
3、这里的代码在OpenCV的事例文件夹（OpenCV\sample）。
/**
* @file Drawing_2.cpp
* @brief Simple sample code
*/
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace cv;
/// Global Variables
const int NUMBER = 100;
const int DELAY = 5;
const int window_width = 900;
const int window_height = 600;
int x_1 = -window_width/2;
int x_2 = window_width*3/2;
int y_1 = -window_width/2;
int y_2 = window_width*3/2;
/// Function headers
static Scalar randomColor( RNG& rng );
int Drawing_Random_Lines( Mat image, char* window_name, RNG rng );
int Drawing_Random_Rectangles( Mat image, char* window_name, RNG rng );
int Drawing_Random_Ellipses( Mat image, char* window_name, RNG rng );
int Drawing_Random_Polylines( Mat image, char* window_name, RNG rng );
int Drawing_Random_Filled_Polygons( Mat image, char* window_name, RNG rng );
int Drawing_Random_Circles( Mat image, char* window_name, RNG rng );
int Displaying_Random_Text( Mat image, char* window_name, RNG rng );
int Displaying_Big_End( Mat image, char* window_name, RNG rng );
/**
* @function main
*/
int main( void )
{
int c;
/// Start creating a window
char window_name[] = "Drawing_2 Tutorial";
/// Also create a random object (RNG)
RNG rng( 0xFFFFFFFF );
/// Initialize a matrix filled with zeros
Mat image = Mat::zeros( window_height, window_width, CV_8UC3 );
/// Show it in a window during DELAY ms
imshow( window_name, image );
waitKey( DELAY );
/// Now, let's draw some lines
c = Drawing_Random_Lines(image, window_name, rng);
if( c != 0 ) return 0;
/// Go on drawing, this time nice rectangles
c = Drawing_Random_Rectangles(image, window_name, rng);
if( c != 0 ) return 0;
/// Draw some ellipses
c = Drawing_Random_Ellipses( image, window_name, rng );
if( c != 0 ) return 0;
/// Now some polylines
c = Drawing_Random_Polylines( image, window_name, rng );
if( c != 0 ) return 0;
/// Draw filled polygons
c = Drawing_Random_Filled_Polygons( image, window_name, rng );
if( c != 0 ) return 0;
/// Draw circles
c = Drawing_Random_Circles( image, window_name, rng );
if( c != 0 ) return 0;
/// Display text in random positions
c = Displaying_Random_Text( image, window_name, rng );
if( c != 0 ) return 0;
/// Displaying the big end!
c = Displaying_Big_End( image, window_name, rng );
if( c != 0 ) return 0;
waitKey(0);
return 0;
}
/// Function definitions
/**
* @function randomColor
* @brief Produces a random color given a random object
*/
static Scalar randomColor( RNG& rng )
{
int icolor = (unsigned) rng;
return Scalar( icolor&255, (icolor>>8)&255, (icolor>>16)&255 );
}
/**
* @function Drawing_Random_Lines
*/
int Drawing_Random_Lines( Mat image, char* window_name, RNG rng )
{
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;
}
/**
* @function Drawing_Rectangles
*/
int Drawing_Random_Rectangles( Mat image, char* window_name, RNG rng )
{
Point pt1, pt2;
int lineType = 8;
int thickness = rng.uniform( -3, 10 );
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 );
rectangle( image, pt1, pt2, randomColor(rng), MAX( thickness, -1 ), lineType );
imshow( window_name, image );
if( waitKey( DELAY ) >= 0 )
{ return -1; }
}
return 0;
}
/**
* @function Drawing_Random_Ellipses
*/
int Drawing_Random_Ellipses( Mat image, char* window_name, RNG rng )
{
int lineType = 8;
for ( int i = 0; i < NUMBER; i++ )
{
Point center;
center.x = rng.uniform(x_1, x_2);
center.y = rng.uniform(y_1, y_2);
Size axes;
axes.width = rng.uniform(0, 200);
axes.height = rng.uniform(0, 200);
double angle = rng.uniform(0, 180);
ellipse( image, center, axes, angle, angle - 100, angle + 200,
randomColor(rng), rng.uniform(-1,9), lineType );
imshow( window_name, image );
if( waitKey(DELAY) >= 0 )
{ return -1; }
}
return 0;
}
/**
* @function Drawing_Random_Polylines
*/
int Drawing_Random_Polylines( Mat image, char* window_name, RNG rng )
{
int lineType = 8;
for( int i = 0; i< NUMBER; i++ )
{
Point pt[2][3];
pt[0][0].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[0][0].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[0][1].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[0][1].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[0][2].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[0][2].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[1][0].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[1][0].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[1][1].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[1][1].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[1][2].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[1][2].y = rng.uniform(y_1, y_2);
const Point* ppt[2] = {pt[0], pt[1]};
int npt[] = {3, 3};
polylines(image, ppt, npt, 2, true, randomColor(rng), rng.uniform(1,10), lineType);
imshow( window_name, image );
if( waitKey(DELAY) >= 0 )
{ return -1; }
}
return 0;
}
/**
* @function Drawing_Random_Filled_Polygons
*/
int Drawing_Random_Filled_Polygons( Mat image, char* window_name, RNG rng )
{
int lineType = 8;
for ( int i = 0; i < NUMBER; i++ )
{
Point pt[2][3];
pt[0][0].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[0][0].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[0][1].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[0][1].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[0][2].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[0][2].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[1][0].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[1][0].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[1][1].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[1][1].y = rng.uniform(y_1, y_2);
pt[1][2].x = rng.uniform(x_1, x_2);
pt[1][2].y = rng.uniform(y_1, y_2);
const Point* ppt[2] = {pt[0], pt[1]};
int npt[] = {3, 3};
fillPoly( image, ppt, npt, 2, randomColor(rng), lineType );
imshow( window_name, image );
if( waitKey(DELAY) >= 0 )
{ return -1; }
}
return 0;
}
/**
* @function Drawing_Random_Circles
*/
int Drawing_Random_Circles( Mat image, char* window_name, RNG rng )
{
int lineType = 8;
for (int i = 0; i < NUMBER; i++)
{
Point center;
center.x = rng.uniform(x_1, x_2);
center.y = rng.uniform(y_1, y_2);
circle( image, center, rng.uniform(0, 300), randomColor(rng),
rng.uniform(-1, 9), lineType );
imshow( window_name, image );
if( waitKey(DELAY) >= 0 )
{ return -1; }
}
return 0;
}
/**
* @function Displaying_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;
}
/**
* @function Displaying_Big_End
*/
int Displaying_Big_End( Mat image, char* window_name, 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;
}
解释
1、让我们查看一下main函数。我们看到第一个东西就是创建了一个随机数字产生器类的对象。
RNG rng(0xFFFFFFFF);
RNG表明这是一个随机数字产生器。在这个例子中，rng作为RNG元素被初始化为0xFFFFFFFF
2、然后我们使用zeros函数初始化矩阵（也就是意味着显示出来是黑色的），指明它的高、宽以及它的类型。
Mat image=Mat::zeros(window_height,window_width,CV_8UC3);
imshow(window_name,image);
3、然后我们要画一些杂乱的东西。在对代码进行浏览之后，你可以看到这里主要分成8部分，已定义函数如下：
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=Drawing_Random_Text(image,window_name,rng);
if(c!=0) return 0;
c=Drawing_Random_Big_End(image,window_name,rng);
if(c!=0) return 0;
所有的这些函数都遵循相同的事例，因此我们将要分析其中几个具有代表性的事例。
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_1);
line(image,pt1,pt2,randomColor(rng),rng.uniform(1,10),8);
Imshow(window_name.image);
If(waitKey(DELAY)>=0)
{
rerturn -1;
}
return 0;
}
}
我们可以看出：
1、for循环将重复NUMBER次。因为line函数在循环里面，也就意味着NUMBER条线会将要被绘制出。
2、每条线的两端的点是pt1和pt2,。对于pt1，我么可以看到：
pt1.x=rng.uniform(x_1,x_2);
pt1.y=rng.uniform(y_1,y_2);
-我们知道rng是随机生成数字类的对象。在上面的对象我们调用rng.uniform(a,b)。这个函数使用均匀分布产生了在a，b之间的随机数（随机数的范围包括啊，不包括b）。
-从上面的解释中，我们推断出端点pt1和pt2是随机产生的，因此线条的位置是完全不可能预测的，产生了好的视觉效果（可以从Result部分中看到）。
-此外我们还注意line函数的参数，对于color参数的输入，我们使用：
randomColor（rng）
让我们看一下这个函数是什么意思：
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，返回值是一个使用了三个随即初始化R,G,B值的Scalar类型。这个Scalar对象被用于line函数中。因此线条的颜色也将是个随机值！
5、上面的解释适用于其他的产生圆、椭圆、任意形状等等的函数。参数中例如center和vertices也都是随机产生的。
6、在结束之前，我们同样也应当看一下Display_Random_Text、Displaying_Big_End这两个函数。这两个函数都有一些有意思的特性：
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,”Texting 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;
}
除了这个表达式之外，其他的都看起来很熟悉：
putText(image,”Texting text rendering”,org,rng.uniform(0,8),rng.uniform(0,100)*0.05+0.1,randomColor(rng),rng.uniform(1,10),lineType);
putText这个函数的作用是什么呢？在我们的示例中：
（1）在图像中显示“Testing text rendering”
（2）左下端角落的文字会被定位在点org处。
（3）字体类型是是随机的在[0,8>之间的整数值。[ >这个应该是包括前不包括后的意思。
（4）字体被显示的范围在这个rng.uniform(0,100)*0.05+0.1这个表达式（也就是在[0.1,5.1>范围）
（5）文字的颜色是随机的（由randomColor(rng)函数进行）
（6）文字的粗细范围在1-10之间，被指定于函数rng.uniform(1,10）
就像结果中显示的，我们会（映射到其他绘图程序）在图像的随即位置中得到NUMBER条文字。
8、Display_Big_End
int Displaying_Big_End(Mat image,char *window_name,RNG rng)
{
Size textsize=getTextSize(“OpenCV forever!”,CV_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 forerve!”,org,CV_FONT_HERSHEY_COMPLEX,3,Scalar(i,i,255),5,lineType);
imshow(window_name,image2);
If(waitKey(DELAY)>=0)
return -1;
}
return 0;
}
}
此外，getTextSize函数（得到参数文字的尺寸），新的操作我们可以在for循环中看到：
image2=image-Scalar::all(i);
因此，image2是image和Scalar::all(i)的差。事实上，这个操作就是image2是image的每一个像素和i值（记住对于每一个像素，我们要考虑例如R，G，B三个值，因此其中任何一个都会被影响到）得差的结果。
同样要记得的是减操作总是包含了saturate操作，也就是说结果总是在允许的范围内存在（在我们的示例中，不会是负数，只会在0-255之间）。
