python基於opencv 實現影象時鐘
阿新 • • 發佈:2021-01-06
解決方案詳解
繪製錶盤
錶盤上只有60條分/秒刻線和12條小時刻線,當然還有錶盤的外部輪廓圓,也就是重點在如何畫72根線。先把簡單的圓畫出來:
import cv2 as cv import math import datetime import numpy as np margin = 5 # 上下左右邊距 radius = 220 # 圓的半徑 center = (center_x,center_y) = (225,225) # 圓心 # 1. 新建一個畫板並填充成白色 img = np.zeros((450,450,3),np.uint8) img[:] = (255,255,255) # 2. 畫出圓盤 cv.circle(img,center,radius,(0,0),thickness=5)
我們使用OpenCV畫直線的時候,需知道直線的起點和終點座標,那麼畫72根線就變成了獲取72組座標。
平面座標系下,已知半徑和角度的話,A點的座標可以表示為:
x=r×cosα
y=r×sinα
先只考慮將座標系原點移動到左上角,角度依然是平面座標系中的逆時針計算,那麼新座標是:
x=r+r×cosα
y=r+r×sinα
對於60條分/秒刻線,刻線間的夾角是360°/60=6°,對於小時刻線,角度是360°/12=30°,這樣就得到了72組起點座標,那怎麼得到終點座標呢?其實同樣的原理,用一個同心的小圓來計算得到B點:
通過A/B兩點就可以畫出直線:
pt1 = [] # 3. 畫出60條秒和分鐘的刻線 for i in range(60): # 最外部圓,計算A點 x1 = center_x+(radius-margin)*math.cos(i*6*np.pi/180.0) y1 = center_y+(radius-margin)*math.sin(i*6*np.pi/180.0) pt1.append((int(x1),int(y1))) # 同心小圓,計算B點 x2 = center_x+(radius-15)*math.cos(i*6*np.pi/180.0) y2 = center_y+(radius-15)*math.sin(i*6*np.pi/180.0) cv.line(img,pt1[i],(int(x2),int(y2)),thickness=2) # 4. 畫出12條小時的刻線 for i in range(12): # 12條小時刻線應該更長一點 x = center_x+(radius-25)*math.cos(i*30*np.pi/180.0) y = center_y+(radius-25)*math.sin(i*30*np.pi/180.0) # 這裡用到了前面的pt1 cv.line(img,pt1[i*5],(int(x),int(y)),thickness=5) # 到這裡基本的錶盤圖就已經畫出來了
角度換算
接下來算是一個小難點,首先時鐘的起始座標在正常二維座標系的90°方向,其次時鐘跟影象一樣,都是順時針計算角度的,所以三者需要統一下:
因為角度是完全對稱的,順逆時針沒有影響,所以平面座標系完全不用理會,放在這裡只是便於大家理解。對於時鐘座標和影象座標,時鐘0的0°對應影象的270°,時鐘15的90°對應影象的360°,時鐘30的180°對應影象的450°(360°+90°)…
所以兩者之間的關係便是:
計算角度 = 時鐘角度+270°
計算角度 = 計算角度 if 計算角度<=360° else 計算角度-360°
同步時間
Python中如何獲取當前時間和新增日期文字都比較簡單,看程式碼就行,我就不解釋了。
while(1): # 不斷拷貝錶盤圖,才能更新繪製,不然會重疊在一起 temp = np.copy(img) # 5. 獲取系統時間,畫出動態的時-分-秒三條刻線 now_time = datetime.datetime.now() hour,minute,second = now_time.hour,now_time.minute,now_time.second # 畫秒刻線 # 參見部落格,OpenCV中的角度是順時針計算的,所以需要轉換下 sec_angle = second*6+270 if second <= 15 else (second-15)*6 sec_x = center_x+(radius-margin)*math.cos(sec_angle*np.pi/180.0) sec_y = center_y+(radius-margin)*math.sin(sec_angle*np.pi/180.0) cv.line(temp,(int(sec_x),int(sec_y)),(255,2) # 畫分刻線 min_angle = minute*6+270 if minute <= 15 else (minute-15)*6 min_x = center_x+(radius-35)*math.cos(min_angle*np.pi/180.0) min_y = center_y+(radius-35)*math.sin(min_angle*np.pi/180.0) cv.line(temp,(int(min_x),int(min_y)),8) # 畫時刻線 hour_angle = hour*30+270 if hour <= 3 else (hour-3)*30 hour_x = center_x+(radius-75)*math.cos(hour_angle*np.pi/180.0) hour_y = center_y+(radius-75)*math.sin(hour_angle*np.pi/180.0) cv.line(temp,(int(hour_x),int(hour_y)),255),20) # 6. 添加當前日期文字 font = cv.FONT_HERSHEY_SIMPLEX time_str = now_time.strftime("%d/%m/%Y") cv.putText(img,time_str,(135,275),font,1,2) cv.imshow('clocking',temp) if cv.waitKey(1) == 27: # 按下ESC鍵退出 break
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