OpenCV fillPoly詳解

一、fillPoly的基本概念

fillPoly是OpenCV庫中的一個函數，用於在圖像上繪製一個填充的多邊形。它的語法如下：

cv2.fillPoly(img, pts, color[, lineType[, shift[, offset]]])

參數解釋：

• img: 需要被繪製的圖像
• pts: 需要繪製的多邊形各個定點的坐標數組，數據類型為numpy.int32，大小為 [npts, 1, 2]
• color: 繪製的顏色，可以為單個BGR值或BGR數組
• lineType: 多邊形的線條類型，默認為cv2.LINE_8
• shift: 繪製精度，默認為0（單精度）
• offset: 繪製的偏移量，默認為(0,0)

二、fillPoly常用參數詳解

1. 多邊形的頂點坐標數組

pts是表示多邊形各個定點的坐標數組，它的數據類型為numpy.int32，大小為[npts, 1, 2]。其中npts代表多邊形的頂點數，1代表維度，2代表x和y坐標。

代碼示例：

import numpy as np
import cv2

# 定義多邊形的頂點坐標數組
pts = np.array([[(200, 150), (300, 50), (400, 150), (300, 250)]], dtype=np.int32)

# 創建一個黑色圖像
img = np.zeros((512, 512, 3), dtype=np.uint8)

# 繪製多邊形
cv2.fillPoly(img, pts, (0, 255, 0))

# 顯示圖像
cv2.imshow('img', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

2. 繪製多個多邊形

可以通過傳入多個pts數組，實現繪製多個多邊形，如下所示：

# 定義兩個多邊形頂點坐標數組
pts1 = np.array([[(200, 150), (300, 50), (400, 150), (300, 250)]], dtype=np.int32)
pts2 = np.array([[(120, 240), (190, 240), (190, 310), (120, 310)],
                 [(240, 240), (310, 240), (310, 310), (240, 310)]], dtype=np.int32)

# 創建一個黑色圖像
img = np.zeros((512, 512, 3), dtype=np.uint8)

# 繪製多邊形
cv2.fillPoly(img, [pts1, pts2], (0, 255, 0))

# 顯示圖像
cv2.imshow('img', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

3. 繪製填充有孔的多邊形

對於具有鏤空效果的多邊形，需要繪製多個多邊形。內部的多邊形使用相反的方向繪製，在繪製時，需要在outer的pts數組之前添加inner的pts數組。

代碼示例：

# 定義多個多邊形頂點坐標數組，後面的內部多邊形需要繪製相反的方向
pts1 = np.array([[(200, 150), (300, 50), (400, 150), (300, 250)]], dtype=np.int32)
pts2 = np.array([[(120, 240), (190, 240), (190, 310), (120, 310)],
                 [(240, 240), (310, 240), (310, 310), (240, 310)]], dtype=np.int32)

# 創建一個黑色圖像
img = np.zeros((512, 512, 3), dtype=np.uint8)

# 繪製多邊形
cv2.fillPoly(img, [pts1, pts2], (0, 255, 0))

# 顯示圖像
cv2.imshow('img', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

三、fillPoly實例應用

1. 繪製有界區域

可以使用fillPoly函數繪製一個由直線和弧線圍成的有界區域，如下所示：

# 創建一張黑色的圖像
img = np.zeros((300, 300, 3), dtype=np.uint8)

# 畫整個圖形，以便用lineType參數畫出虛線
pts = np.array([[(151, 71), (253, 63), (282, 126), (240, 245), (102, 245), (60, 126)]], dtype=np.int32)
cv2.fillPoly(img, pts, (255, 255, 255))

# 繪製虛線
pts = np.array([[(151, 71), (253, 63), (282, 126), (240, 245), (102, 245), (60, 126)],
                [(120, 189), (180, 192)],
                [(118, 211), (182, 209)],
                [(244, 205), (262, 213), (276, 226)],
                [(114, 170), (162, 167), (163, 171), (138, 176)], 
                [(162, 167), (179, 168), (181, 172), (163, 171)],
                [(139, 151), (186, 157), (170, 164)],
                [(186, 157), (214, 196), (202, 203), (170, 164)],
                [(109, 217), (79, 255), (80, 227)],
                [(78, 254), (158, 207), (152, 224), (80, 227)],
                [(241, 194), (221, 253), (248, 218)],
                [(222, 251), (241, 194), (254, 214)]])

for i in range(0, pts.shape[0]):
    cv2.polylines(img, [pts[i]], isClosed=True, color=(255, 0, 0), thickness=2, lineType=cv2.LINE_AA)

cv2.imshow('img', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

2. 生成隨機多邊形

可以使用fillPoly函數生成隨機多邊形。首先生成隨機多邊形的頂點數和點坐標，然後繪製多邊形。

代碼示例：

import random

# 隨機生成多邊形頂點數目和坐標
npts = random.randint(3, 10)
pts = [(random.randint(50, 200), random.randint(50, 200)) for i in range(npts)]
pts_array = np.array([pts], np.int32)

# 創建一個黑色圖像
img = np.zeros((300, 300, 3), dtype=np.uint8)

# 繪製多邊形
cv2.fillPoly(img, [pts_array], (0, 255, 0))

# 顯示圖像
cv2.imshow('img', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

3. 二值圖像中繪製多邊形

可以使用fillPoly將多邊形繪製在二值圖像上。

代碼示例：

# 讀取一張灰度圖
img = cv2.imread('test.png', cv2.IMREAD_GRAYSCALE)

# 二值化圖像
ret, binary = cv2.threshold(img, 127, 255, cv2.THRESH_BINARY)

# 找到輪廓
contours, hierarchy = cv2.findContours(binary, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_NONE)

# 創建一張黑色圖像
h, w = img.shape
img = np.zeros((h, w, 3), dtype=np.uint8)

# 繪製輪廓
for i in range(len(contours)):
    color = (random.randint(0, 255), random.randint(0, 255), random.randint(0, 255))
    cv2.fillPoly(img, pts=[contours[i]], color=color)

# 顯示圖像
cv2.imshow('img', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()