Python+OpenCV實現角度測量的範例程式碼

2022-03-05 13:00:02

本文介紹如何使用python語言實現角度測量，程式包括滑鼠選點、直線斜率計算、角度計算三個子程式和一個主程式。最終實現效果：在圖片上用滑鼠確認三點，程式將會顯示由此三點確定的角度，如下圖所示。

1、滑鼠選點

# -*- coding: utf-8 -*-
 
import cv2
 
path = "picture_mqa\angle_measure.bmp"
img = cv2.imread(path)
pointsList = []
 
def mousePoints(event,x,y,flags,params):
    if event  == cv2.EVENT_LBUTTONDOWN:
        cv2.circle(img,(x,y),5,(0,0,255),cv2.FILLED)
        print(x,y)
 
while True:
    cv2.imshow('Image', img)
    cv2.setMouseCallback('Image',mousePoints)
    
    key_scan = cv2.waitKey(1) & 0xff 
    
    if key_scan == ord("q"):
        pointsList = []
        img = cv2.imread(path)
    elif key_scan == ord("s"):
        break
    
cv2.destroyAllWindows()

while迴圈內cv2.setMouseCallback('Image',mousePoints)為滑鼠中斷觸發事件的開啟函數，作用是當在Image圖片上滑鼠觸發中斷事件時，程式跳轉到mousePoints()中斷服務函數內，並給mousePoints()的五個入口引數event,x,y,flags,params賦值。其中， event是cv2_EVENT_* (MouseEventTypes)型別的變數，為滑鼠觸發中斷事件的型別；x和y為滑鼠觸發中斷事件時在image影象的橫縱座標；flags是cv2_EVENT_FLAG_* (MouseEventFlags)型別的變數，為特殊中斷事件的標誌位；param是使用者自定義的引數。本文的程式中使用 EVENT_LBUTTONDOW#左鍵點選觸發事件，當滑鼠左鍵點選時，標註該點並記錄其座標。

event的賦值：

EVENT_MOUSEMOVE #滑動
EVENT_LBUTTONDOWN #左鍵點選
EVENT_RBUTTONDOWN #右鍵點選
EVENT_MBUTTONDOWN #中鍵點選
EVENT_LBUTTONUP #左鍵放開
EVENT_RBUTTONUP #右鍵放開
EVENT_MBUTTONUP #中鍵放開
EVENT_LBUTTONDBLCLK #左鍵雙擊
EVENT_RBUTTONDBLCLK #右鍵雙擊
EVENT_MBUTTONDBLCLK #中鍵雙擊

2、角度計算

由1可以得到滑鼠點選位置處的座標，我們將其放入pointList列表內。當列表內的座標數目為3的倍數時呼叫getAngle()函數，計算出三點確定的兩條直線的夾角。

def gradient(pt1,pt2):
    return ((pt2[1]-pt1[1])/(pt2[0]-pt1[0]))
 
def getAngle(pointsList):
    pt1,pt2,pt3 = pointsList[-3:] 
    m1 = gradient(pt1, pt2)
    m2 = gradient(pt1, pt3)
    angR = abs(math.atan((m2-m1)/(1+m2*m1)))
    angD = round(math.degrees(angR))
    
    cv2.putText(img,str(angD),(pt1[0]-40,pt1[1]-20),cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX,
                1.5,(0,0,255))

由直線的兩點式方程可得直線的傾斜角為angle = arctan(y2-y1,x2-x1)，則兩條直線的夾角為angle0 =angle1-angle2 = arctan(y2-y1,x2-x1) - arctan(y2-y3,x2-x3)。以上函數便可根據三點的座標值求其形成夾角的角度。

3、完整程式

# -*- coding: utf-8 -*-
'''
測量滑鼠點選過的三點形成的角度
'''
import cv2
import math
 
path = "picture_mqa\angle_measure.bmp"  #圖片路徑
img = cv2.imread(path)
pointsList = []
 
#滑鼠中斷觸發函數，將滑鼠觸發事件位置處描點並將該點的座標值紀錄入pointList列表內
#連線相鄰三點使其形成一個夾角
def mousePoints(event,x,y,flags,params):
    if event  ==cv2.EVENT_LBUTTONDOWN:
        size = len(pointsList)
        if size != 0 and size%3 !=0:
            cv2.line(img,tuple(pointsList[round((size-1)/3)*3]),(x,y),(0,0,255))
        cv2.circle(img,(x,y),5,(0,0,255),cv2.FILLED)
        pointsList.append([x,y])
 
#由兩點的座標值計算兩點所在直線的斜率        
def gradient(pt1,pt2):
    return ((pt2[1]-pt1[1])/(pt2[0]-pt1[0]))
 
#根據相鄰的三點計算出其形成夾角的角度值
def getAngle(pointsList):
    pt1,pt2,pt3 = pointsList[-3:] 
    m1 = gradient(pt1, pt2)
    m2 = gradient(pt1, pt3)
    angR = abs(math.atan((m2-m1)/(1+m2*m1)))
    angD = round(math.degrees(angR))
    
    cv2.putText(img,str(angD),(pt1[0]-40,pt1[1]-20),cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX,
                1.5,(0,0,255))       
 
 
while True:
    cv2.imshow('Image', img) #圖片顯示
    cv2.setMouseCallback('Image',mousePoints) #滑鼠觸發事件開啟
    
    if len(pointsList) % 3 ==0 and len(pointsList)!=0: #滑鼠每觸發中斷3次計算一次其形式夾角的角度值
        getAngle(pointsList)
    
    key_scan = cv2.waitKey(1) & 0xff #鍵盤掃描
    if key_scan == ord("q"):  #輸入'q'時圖片重新整理
        pointsList = []
        img = cv2.imread(path)
        
    elif key_scan == ord("s"): #輸入's'時退出程式
        break
    
cv2.destroyAllWindows()

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