• opencv 实现图像时钟


    时钟

    解决方案详解

    常见时钟表盘

    绘制表盘

    表盘上只有60条分/秒刻线和12条小时刻线,当然还有表盘的外部轮廓圆,也就是重点在如何画72根线。先把简单的圆画出来:

    import cv2 as cv
    import math
    import datetime
    import numpy as np
    
    margin = 5  # 上下左右边距
    radius = 220  # 圆的半径
    center = (center_x, center_y) = (225, 225)  # 圆心
    
    # 1. 新建一个画板并填充成白色
    img = np.zeros((450, 450, 3), np.uint8)
    img[:] = (255, 255, 255)
    
    # 2. 画出圆盘
    cv.circle(img, center, radius, (0, 0, 0), thickness=5)
    

    我们使用OpenCV画直线的时候,需知道直线的起点和终点坐标,那么画72根线就变成了获取72组坐标。
    平面坐标系下,已知半径和角度的话,A点的坐标可以表示为:
    x=r×cosα
    y=r×sinα

    左图:平面坐标;右图:图像坐标
    先只考虑将坐标系原点移动到左上角,角度依然是平面坐标系中的逆时针计算,那么新坐标是:
    x=r+r×cosα
    y=r+r×sinα

    对于60条分/秒刻线,刻线间的夹角是360°/60=6°,对于小时刻线,角度是360°/12=30°,这样就得到了72组起点坐标,那怎么得到终点坐标呢?其实同样的原理,用一个同心的小圆来计算得到B点:
    得到线段AB原理图
    通过A/B两点就可以画出直线:

    pt1 = []
    
    # 3. 画出60条秒和分钟的刻线
    for i in range(60):
        # 最外部圆,计算A点
        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)))
    
        # 同心小圆,计算B点
        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)), (0, 0, 0), thickness=2)
    
    # 4. 画出12条小时的刻线
    for i in range(12):
        # 12条小时刻线应该更长一点
        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)
        # 这里用到了前面的pt1
        cv.line(img, pt1[i*5], (int(x), int(y)), (0, 0, 0), thickness=5)
    
    
    # 到这里基本的表盘图就已经画出来了
    

    表盘图

    角度换算

    接下来算是一个小难点,首先时钟的起始坐标在正常二维坐标系的90°方向,其次时钟跟图像一样,都是顺时针计算角度的,所以三者需要统一下:
    图解角度换算
    因为角度是完全对称的,顺逆时针没有影响,所以平面坐标系完全不用理会,放在这里只是便于大家理解。对于时钟坐标和图像坐标,时钟0的0°对应图像的270°,时钟15的90°对应图像的360°,时钟30的180°对应图像的450°(360°+90°)…
    所以两者之间的关系便是:
    计算角度 = 时钟角度+270°
    计算角度 = 计算角度 if 计算角度<=360° else 计算角度-360°

    同步时间

    Python中如何获取当前时间和添加日期文字都比较简单,看代码就行,我就不解释了。

    while(1):
        # 不断拷贝表盘图,才能更新绘制,不然会重叠在一起
        temp = np.copy(img)
    
        # 5. 获取系统时间,画出动态的时-分-秒三条刻线
        now_time = datetime.datetime.now()
        hour, minute, second = now_time.hour, now_time.minute, now_time.second
    
        # 画秒刻线
        # 参见博客,OpenCV中的角度是顺时针计算的,所以需要转换下
        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, center, (int(sec_x), int(sec_y)), (255, 0, 0), 2)
    
        # 画分刻线
        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, center, (int(min_x), int(min_y)), (0, 255, 0), 8)
    
        # 画时刻线
        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, center, (int(hour_x), int(hour_y)), (0, 0, 255), 20)
    
        # 6. 添加当前日期文字
        font = cv.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
        time_str = now_time.strftime("%d/%m/%Y")
        cv.putText(img, time_str, (135, 275), font, 1, (0, 0, 0), 2)
    
        cv.imshow('clocking', temp)
        if cv.waitKey(1) == 27:  # 按下ESC键退出
            break
    

    程序最终输出结果

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/wojianxin/p/12626164.html
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