OpenCV零基础实战项目2：测角

简述

主要任务：获取鼠标点击点的位置信息（第一个点是顶点），绘制两条线构成的夹角，计算夹角并显示出来。

其他功能：读取图片，展示图片，键入q清空坐标点，键入d销毁所有窗口。

资源

视频资源：
（强推）OpenCV实战项目

图片：

实现

1. 获取点位置信息并显示

读取并显示图片：imread(), imshow().
鼠标响应：setMousecallback()。

void setMousecallback(const string& winname, MouseCallback onMouse, void* userdata=0)winname:窗口的名字onMouse:鼠标响应函数，回调函数。指定窗口里每次鼠标时间发生的时候，被调用的函数指针。 这个函数的原型应该为void on_Mouse(int event, int x, int y, int flags, void* param);userdate：传给回调函数的参数 

它的参数函数有固定参数设置，可以自定义名称，这里定义为mousePoints()

void on_Mouse(int event, int x, int y, int flags, void* param);
event是 CV_EVENT_*变量之一
x和y是鼠标指针在图像坐标系的坐标（不是窗口坐标系） 
flags是CV_EVENT_FLAG的组合， param是用户定义的传递到setMouseCallback函数调用的参数。

我们通过自定义的函数mousePoints()绘制出点击的点（cv.circle()），并绘制出两条线。该函数具体如下：

def mousePoints(event, x, y, flags, params):if event == cv.EVENT_LBUTTONDOWN:cv.circle(img, (x,y), 5, (0,0,255), cv.FILLED)pointList.append([x,y])#print(pointList)#draw out the linessize = len(pointList)if size != 1 and (size-1) % 3 != 0:cv.line(img, tuple(pointList[round((size-2)/3)*3]), (x,y), (0,0,255), 2)

当按下左键时，获取x和y坐标绘制，并通过append()加入pointList。

以三点为一组，第一个点（顶点）作为point1，第二或第三点作为point2. 此处除以三取整（round()四舍五入）再乘三就可以取到这一组的第一个点。
例如该组三点序号为6，7，8. pointList加入点[8]时，size=9，（9-2）/3取整乘3为6. pointList加入点[9]时，size=10，（10-2）/3取整乘3为9，恰是下一组的第一个点。事实上，我们需要的顶点需要应该为0，3，6，9等3的整倍数序号点。

2. 计算夹角

公式：

当获取一组点（三个）以后，可以调用自定义的函数getAngle()计算夹角度数。获取最后三个点，调用自定义的gradient()函数计算两条线的斜率，根据公式得到角度并打印。具体代码如下：

def gradient(pt1, pt2):#(y2-y1)/(x2-x1)return (pt2[1]-pt1[1])/(pt2[0]-pt1[0])def getAngle(pointList):pt1, pt2, pt3 = pointList[-3:]#the last 3 pointsm1 = gradient(pt1, pt2)m2 = gradient(pt1, pt3)angR = math.atan((m1-m2)/(1+m1*m2))angD = round(math.degrees(angR))cv.putText(img, str(angD), (pt1[0]-40, pt1[1]-20), cv.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 1.5, (0,0,255), 2)

Math.atan()是arctan的计算，由正切值得到角度，再通过math.degrees()将弧度转化为角度。

3. 键入q清空坐标点，键入d销毁所有窗口

cv.waitkey（delay）在键入字符时返回一个对应的ASCII值，当它等于’q’时，清空pointList。当它等于’d’时，关闭窗口退出。由于我们在一个循环中，需要break才可以。代码如下：

    if cv.waitKey(1) & 0xFF == ord('d'):cv.destroyAllWindows()breakelif cv.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):pointList = []

其中，cv.waitKey(1) & 0xFF是因为不同系统返回的值不全是八位，与操作进行一个第八位的获取。

cv2.waitKey(1) returns the character code of the currently pressed key
and -1 if no key is pressed. the & 0xFF is a binary AND operation to
ensure only the single byte (ASCII) representation of the key remains
as for some operating systems cv2.waitKey(1) will return a code that
is not a single byte. ord(‘q’) always returns the ASCII representation
of ‘q’ which is 113 (0x71 in hex).

实际操作中的问题和注意事项

1. Fail to close the window properly
   
   While Ture: 环境内没有break

2. Too much lines
   
   cv.line(img, tuple(pointList[round((size-1)/3)*3]), (x,y), (0,0,255), 2)
   应该在if event == cv.EVENT_LBUTTONDOWN:下

完整代码与结果示意

import cv2 as cv
import mathpath = 'E:\\CV\\pics\\angle.png'
img = cv.imread(path)
pointList = []def mousePoints(event, x, y, flags, params):if event == cv.EVENT_LBUTTONDOWN:cv.circle(img, (x,y), 5, (0,0,255), cv.FILLED)pointList.append([x,y])#print(pointList)#draw out the linessize = len(pointList)if size != 1 and (size-1) % 3 != 0:cv.line(img, tuple(pointList[round((size-2)/3)*3]), (x,y), (0,0,255), 2)def gradient(pt1, pt2):#(y2-y1)/(x2-x1)return (pt2[1]-pt1[1])/(pt2[0]-pt1[0])def getAngle(pointList):pt1, pt2, pt3 = pointList[-3:]#the last 3 pointsm1 = gradient(pt1, pt2)m2 = gradient(pt1, pt3)angR = math.atan((m1-m2)/(1+m1*m2))angD = round(math.degrees(angR))cv.putText(img, str(angD), (pt1[0]-40, pt1[1]-20), cv.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 1.5, (0,0,255), 2)while True:        if len(pointList) % 3 == 0 and len(pointList) != 0:getAngle(pointList)cv.imshow('image',img)cv.setMouseCallback('image', mousePoints)#delete the wrong pointsif cv.waitKey(1) & 0xFF == ord('d'):cv.destroyAllWindows()breakelif cv.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):pointList = []

结果：