opencv︱图片与视频的读入、显示、写出、放缩与基本绘图函数介绍
2017-04-09 15:34
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本文来自于段力辉 译《OpenCV-Python 中文教程》
第二个参数是要告诉函数应该如何读取这幅图片。
• cv2.IMREAD_COLOR:读入一副彩色图像。图像的透明度会被忽略,
这是默认参数。
• cv2.IMREAD_GRAYSCALE:以灰度模式读入图像
• cv2.IMREAD_UNCHANGED:读入一幅图像,并且包括图像的 alpha 通道
注意:
就算图像的路径是错的, OpenCV 也不会提醒你的,但是当你使用命令print img时得到的结果是None。
其中:
在Py3中若路径中出现中文则需要以下的形式读入:
其中,0-灰度,1-彩色
.
其中cv2.waitKey() 是一个键盘绑定函数。
cv2.destroyAllWindows() 可以轻易删除任何我们建立的窗口。如果你想删除特定的窗口可以使用 cv2.destroyWindow(),在括号内输入你想删除的窗口名。
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如果路径带中文:
其中之前的’.jpg’是代表一种格式,如果是图片一定得是.png或者.jpg
.
变换的方法:
CV_INTER_NN - 最近邻插值,
CV_INTER_LINEAR - 双线性插值 (缺省使用)
CV_INTER_AREA - 使用象素关系重采样。当图像缩小时候,该方法可以避免波纹出现。当图像放大时,类似于 CV_INTER_NN
方法..
CV_INTER_CUBIC - 立方插值.
如 我要将一个图片变为32*32大小的
.
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注意:彩色图像使用 OpenCV 加载时是 BGR 模式。但是 Matplotib 是 RGB模式。所以彩色图像如果已经被 OpenCV 读取,那它将不会被 Matplotib 正确显示。
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一般的笔记本电脑都有内置摄像头。所以参数就是 0。你可以通过设置成 1 或者其他的来选择别的摄像头。之后,你就可以一帧一帧的捕获视频了。但是最后,别忘了停止捕获视频。
cap.read() 返回一个布尔值(True/False)。如果帧读取的是正确的,就是 True。所以最后你可以通过检查他的返回值来查看视频文件是否已经到
了结尾。
有时 cap 可能不能成功的初始化摄像头设备。这种情况下上面的代码会报错。
你可以使用 cap.isOpened(),来检查是否成功初始化了。如果返回值是True,那就没有问题。否则就要使用函数 cap.open()。
你可以使用函数 cap.get(propId) 来获得视频的一些参数信息。这里propId 可以是 0 到 18 之间的任何整数。每一个数代表视频的一个属性,见
下表其中的一些值可以使用 ap.set(propId,value) 来修改, value 就是你想要设置成的新值。
例如,我可以使用 cap.get(3) 和 cap.get(4) 来查看每一帧的宽和高。
默认情况下得到的值是 640X480。但是我可以使用 ret=cap.set(3,320)和 ret=cap.set(4,240) 来把宽和高改成 320X240。
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在播放每一帧时,使用 cv2.waiKey() 设置适当的持续时间。如果设置的太低视频就会播放的非常快,如果设置的太高就会播放的很慢(你可以使用这种方法控制视频的播放速度)。通常情况下 25 毫秒就可以了。
注意: 你应该确保你已经装了合适版本的 ffmpeg 或者 gstreamer。 如果你装错了那就比较头疼了。
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作。
这次我们要创建一个 VideoWriter 的对象。我们应该确定一个输出文件的名字。接下来指定 FourCC 编码(下面会介绍)。播放频率和帧的大小也都需要确定。最后一个是 isColor 标签。如果是 True,每一帧就是彩色图,否则就是灰度图。
FourCC 就是一个 4 字节码,用来确定视频的编码格式。可用的编码列表可以从fourcc.org查到。这是平台依赖的。下面这些编码器对我来说是有用个。
下面的代码是从摄像头中捕获视频,沿水平方向旋转每一帧并保存它。
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上面所有的这些绘图函数需要设置下面这些参数:
• img:你想要绘制图形的那幅图像。
• color:形状的颜色。以 RGB 为例,需要传入一个元组,例如: (255,0,0)代表蓝色。对于灰度图只需要传入灰度值。
• thickness:线条的粗细。如果给一个闭合图形设置为 -1,那么这个图形就会被填充。默认值是 1.
• linetype:线条的类型, 8 连接,抗锯齿等。默认情况是 8 连接。 cv2.LINE_AA为抗锯齿,这样看起来会非常平滑。
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下一个参数是长轴和短轴的长度。椭圆沿逆时针方向旋转的角度。椭圆弧演顺时针方向起始的角度和结束角度,如果是 0 很 360,就是整个椭圆。查看cv2.ellipse() 可以得到更多信息。下面的例子是在图片的中心绘制半个椭圆。
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这里画一个黄色的具有四个顶点的多边形。
如果第三个参数是 False,我们得到的多边形是不闭合的(首尾不相连)。
cv2.polylines() 可以被用来画很多条线。 只需要把想要画的线放在一个列表中,将这个列表传给函数就可以了。每条线都会被独立绘制。这会比用cv2.line() 一条一条的绘制要快一些。
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• 你要绘制的文字
• 你要绘制的位置
• 字体类型(通过查看 cv2.putText() 的文档找到支持的字体)
• 字体的大小
• 文字的一般属性如颜色,粗细,线条的类型等。为了更好看一点推荐使用linetype=cv2.LINE_AA。
在图像上绘制白色的 OpenCV。
所 有 的 绘 图 函 数 的 返 回 值 都 是 None, 所 以 不 能 使 用 img =cv2.line(img,(0,0),(511,511),(255,0,0),5)。
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问题分析:ubyte_scalars出现溢出,定位到具体的代码:
这段代码的目的是为了计算两个像素的差值,img是numpy的ndarray类型,二维数组中的每个数值类型是uint8,因此两个uint8类型的数相减,得到的仍是一个uint8,如果被减数小于减数,val的结果也并不会得到负数,而是1,同时输出这样一个warning。
解决方法:解决的方法是将uint8转为int,再相减。
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list_files,先遍历文件夹中各个图片
其中:fourcc有以下几种情况:
python3中,路径中若有中文,比较麻烦,跟一般的读写方式不一样(参考)。
其中之前的’.jpg’是代表一种格式,如果是图片一定得是.png或者.jpg
2.写文字 + 画框
(187,176),(241,205)代表左上角,右下角,或者是(x,y)(x+width,y+height)或者另外一种写法:(left,top)(left+width,top+height),当然还有一些写法:(x,y,x+w,y+h)
这里得看清楚,x,y的起始位置。(x/left代表横轴-左起,y/top代表竖轴-上起)
以上只能写英文,中文的话,会出现????
187,176代表左上角的点
3.写中文
opencv写中文字,可以参考:python+freetype+opencv 图片中文(汉字)显示 详细图文教程和项目完整源代码
当然,我在自己尝试的时候失败了,因为没找到ft2这个packages,难道py3没有这个吗?
之后用ImageDraw可以实现用中文,但是需要加载中文的字体结构。.ttc文件(参考)。
msyh.ttc是中文简体字
一、图片 + 读入、显示、写出
opencv中读入、显示、写出图片:cv2.imread(), cv2.imshow(), cv2.imwrite()1、cv2.imread()
import numpy as np import cv2 # Load an color image in grayscale img = cv2.imread('messi5.jpg',0)
第二个参数是要告诉函数应该如何读取这幅图片。
• cv2.IMREAD_COLOR:读入一副彩色图像。图像的透明度会被忽略,
这是默认参数。
• cv2.IMREAD_GRAYSCALE:以灰度模式读入图像
• cv2.IMREAD_UNCHANGED:读入一幅图像,并且包括图像的 alpha 通道
注意:
就算图像的路径是错的, OpenCV 也不会提醒你的,但是当你使用命令print img时得到的结果是None。
其中:
在Py3中若路径中出现中文则需要以下的形式读入:
cv2.imdecode(np.fromfile(img_name_1, dtype=np.uint8), -1)
其中,0-灰度,1-彩色
.
2、cv2.imshow()
使用函数 cv2.imshow() 显示图像。窗口会自动调整为图像大小。第一个参数是窗口的名字,其次才是我们的图像。你可以创建多个窗口,只要你喜欢,但是必须给他们不同的名字cv2.imshow('image',img) cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows()
其中cv2.waitKey() 是一个键盘绑定函数。
cv2.destroyAllWindows() 可以轻易删除任何我们建立的窗口。如果你想删除特定的窗口可以使用 cv2.destroyWindow(),在括号内输入你想删除的窗口名。
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3、cv2.imwrite()
使用函数 cv2.imwrite() 来保存一个图像。首先需要一个文件名,之后才是你要保存的图像cv2.imwrite('messigray.png',img)
如果路径带中文:
cv2.imencode('.jpg', edges)[1].tofile('/../../1.jpg')
其中之前的’.jpg’是代表一种格式,如果是图片一定得是.png或者.jpg
.
4、图片放缩
目标:你可以对图像进行倍数的放大和缩小 也可以直接的输入尺寸大小变换的方法:
CV_INTER_NN - 最近邻插值,
CV_INTER_LINEAR - 双线性插值 (缺省使用)
CV_INTER_AREA - 使用象素关系重采样。当图像缩小时候,该方法可以避免波纹出现。当图像放大时,类似于 CV_INTER_NN
方法..
CV_INTER_CUBIC - 立方插值.
如 我要将一个图片变为32*32大小的
image=cv2.imread('test.jpg') res=cv2.resize(image,(32,32),interpolation=cv2.INTER_CUBIC) cv2.imshow('iker',res) cv2.imshow('image',image) cv2.waitKey(0) cv2.destoryAllWindows()
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案例一:opencv加载一个灰度图
按下’s’键保存后退出,或者按下 ESC 键退出不保存。import numpy as np import cv2 img = cv2.imread('messi5.jpg',0) cv2.imshow('image',img) 1k = cv2.waitKey(0) if k == 27: # wait for ESC key to exit cv2.destroyAllWindows() elif k == ord('s'): # wait for 's' key to save and exit cv2.imwrite('messigray.png',img) cv2.destroyAllWindows()
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案例二:opencv+matplotib绘图
import numpy as np import cv2 from matplotlib import pyplot as plt img = cv2.imread('messi5.jpg',0) plt.imshow(img, cmap = 'gray', interpolation = 'bicubic') plt.xticks([]), plt.yticks([]) # to hide tick values on X and Y axis plt.show()
注意:彩色图像使用 OpenCV 加载时是 BGR 模式。但是 Matplotib 是 RGB模式。所以彩色图像如果已经被 OpenCV 读取,那它将不会被 Matplotib 正确显示。
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二、视频的读取、显示、保存
1、摄像头捕获视频
为了获取视频,你应该创建一个 VideoCapture 对象。他的参数可以是设备的索引号,或者是一个视频文件。设备索引号就是在指定要使用的摄像头。一般的笔记本电脑都有内置摄像头。所以参数就是 0。你可以通过设置成 1 或者其他的来选择别的摄像头。之后,你就可以一帧一帧的捕获视频了。但是最后,别忘了停止捕获视频。
import numpy as np import cv2 cap = cv2.VideoCapture(0) while(True): # Capture frame-by-frame ret, frame = cap.read() # Our operations on the frame come here gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY) # Display the resulting frame cv2.imshow('frame',gray) if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'): break # When everything done, release the capture cap.release() cv2.destroyAllWindows()
cap.read() 返回一个布尔值(True/False)。如果帧读取的是正确的,就是 True。所以最后你可以通过检查他的返回值来查看视频文件是否已经到
了结尾。
有时 cap 可能不能成功的初始化摄像头设备。这种情况下上面的代码会报错。
你可以使用 cap.isOpened(),来检查是否成功初始化了。如果返回值是True,那就没有问题。否则就要使用函数 cap.open()。
你可以使用函数 cap.get(propId) 来获得视频的一些参数信息。这里propId 可以是 0 到 18 之间的任何整数。每一个数代表视频的一个属性,见
下表其中的一些值可以使用 ap.set(propId,value) 来修改, value 就是你想要设置成的新值。
例如,我可以使用 cap.get(3) 和 cap.get(4) 来查看每一帧的宽和高。
默认情况下得到的值是 640X480。但是我可以使用 ret=cap.set(3,320)和 ret=cap.set(4,240) 来把宽和高改成 320X240。
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2、从文件中播放视频
与从摄像头中捕获一样,你只需要把设备索引号改成视频文件的名字。在播放每一帧时,使用 cv2.waiKey() 设置适当的持续时间。如果设置的太低视频就会播放的非常快,如果设置的太高就会播放的很慢(你可以使用这种方法控制视频的播放速度)。通常情况下 25 毫秒就可以了。
import numpy as np import cv2 cap = cv2.VideoCapture(0) # Define the codec and create VideoWriter object fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID') out = cv2.VideoWriter('output.avi',fourcc, 20.0, (640,480)) while(cap.isOpened()): ret, frame = cap.read() if ret==True: frame = cv2.flip(frame,0) # write the flipped frame out.write(frame) cv2.imshow('frame',frame) if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'): break else: break # Release everything if job is finished cap.release() out.release() cv2.destroyAllWindows()
注意: 你应该确保你已经装了合适版本的 ffmpeg 或者 gstreamer。 如果你装错了那就比较头疼了。
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3、保存视频
在我们捕获视频,并对每一帧都进行加工之后我们想要保存这个视频。对于图片来时很简单只需要使用 cv2.imwrite()。但对于视频来说就要多做点工作。
这次我们要创建一个 VideoWriter 的对象。我们应该确定一个输出文件的名字。接下来指定 FourCC 编码(下面会介绍)。播放频率和帧的大小也都需要确定。最后一个是 isColor 标签。如果是 True,每一帧就是彩色图,否则就是灰度图。
FourCC 就是一个 4 字节码,用来确定视频的编码格式。可用的编码列表可以从fourcc.org查到。这是平台依赖的。下面这些编码器对我来说是有用个。
下面的代码是从摄像头中捕获视频,沿水平方向旋转每一帧并保存它。
import numpy as np import cv2 cap = cv2.VideoCapture(0) # Define the codec and create VideoWriter object fourcc = cv2.cv.FOURCC(*'XVID') out = cv2.VideoWriter('output.avi',fourcc, 20.0, (640,480)) while(cap.isOpened()): ret, frame = cap.read() if ret==True: frame = cv2.flip(frame,0) # write the flipped frame out.write(frame) cv2.imshow('frame',frame) if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'): break else: break # Release everything if job is finished cap.release() out.release() cv2.destroyAllWindows()
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三、opencv中的绘图函数
你将会学习到这些函数:cv2.line(), v2.circle(), cv2.rectangle(),cv2.ellipse(), cv2.putText()上面所有的这些绘图函数需要设置下面这些参数:
• img:你想要绘制图形的那幅图像。
• color:形状的颜色。以 RGB 为例,需要传入一个元组,例如: (255,0,0)代表蓝色。对于灰度图只需要传入灰度值。
• thickness:线条的粗细。如果给一个闭合图形设置为 -1,那么这个图形就会被填充。默认值是 1.
• linetype:线条的类型, 8 连接,抗锯齿等。默认情况是 8 连接。 cv2.LINE_AA为抗锯齿,这样看起来会非常平滑。
1、画线:cv2.line
要画一条线,你只需要告诉函数这条线的起点和终点。我们下面会画一条从左上方到右下角的蓝色线段。import numpy as np import cv2 # Create a black image img=np.zeros((512,512,3), np.uint8) # Draw a diagonal blue line with thickness of 5 px cv2.line(img,(0,0),(511,511),(255,0,0),5)
.
2、画矩形
要画一个矩形,你需要告诉函数的左上角顶点和右下角顶点的坐标。这次我们会在图像的右上角话一个绿色的矩形。cv2.rectangle(img,(384,0),(510,128),(0,255,0),3)
.
3、画圆
要画圆的话,只需要指定圆形的中心点坐标和半径大小。我们在上面的矩形中画一个圆cv2.circle(img,(447,63), 63, (0,0,255), -1)
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4、画椭圆
画椭圆比较复杂,我们要多输入几个参数。一个参数是中心点的位置坐标。下一个参数是长轴和短轴的长度。椭圆沿逆时针方向旋转的角度。椭圆弧演顺时针方向起始的角度和结束角度,如果是 0 很 360,就是整个椭圆。查看cv2.ellipse() 可以得到更多信息。下面的例子是在图片的中心绘制半个椭圆。
cv2.ellipse(img,(256,256),(100,50),0,0,180,255,-1)
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5、画多边形
画多边形,需要指点每个顶点的坐标。用这些点的坐标构建一个大小等于行数 X1X2 的数组,行数就是点的数目。这个数组的数据类型必须为 int32。这里画一个黄色的具有四个顶点的多边形。
pts=np.array([[10,5],[20,30],[70,20],[50,10]], np.int32) pts=pts.reshape((-1,1,2)) # 这里 reshape 的第一个参数为-1, 表明这一维的长度是根据后面的维度的计算出来的。
如果第三个参数是 False,我们得到的多边形是不闭合的(首尾不相连)。
cv2.polylines() 可以被用来画很多条线。 只需要把想要画的线放在一个列表中,将这个列表传给函数就可以了。每条线都会被独立绘制。这会比用cv2.line() 一条一条的绘制要快一些。
.
6、在图片上添加文字
要在图片上绘制文字,你需要设置下列参数:• 你要绘制的文字
• 你要绘制的位置
• 字体类型(通过查看 cv2.putText() 的文档找到支持的字体)
• 字体的大小
• 文字的一般属性如颜色,粗细,线条的类型等。为了更好看一点推荐使用linetype=cv2.LINE_AA。
在图像上绘制白色的 OpenCV。
font=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX cv2.putText(img,'OpenCV',(10,500), font, 4,(255,255,255),2)
所 有 的 绘 图 函 数 的 返 回 值 都 是 None, 所 以 不 能 使 用 img =cv2.line(img,(0,0),(511,511),(255,0,0),5)。
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延伸一: 获取图片属性
参考:Python-OpenCV 处理图像(一):基本操作import cv2 img = cv2.imread('img/image.png') print img.shape # (640, 640, 3) print img.size # 1228800 print img.dtype # uint8 # 在debug的时候,dtype很重要
.
延伸二:图像求差值报错:
来源:Python问题记录__main__:2: RuntimeWarning: overflow encountered in ubyte_scalars
问题分析:ubyte_scalars出现溢出,定位到具体的代码:
val = img[y1_, x1_] - img[y2_, x2_]
这段代码的目的是为了计算两个像素的差值,img是numpy的ndarray类型,二维数组中的每个数值类型是uint8,因此两个uint8类型的数相减,得到的仍是一个uint8,如果被减数小于减数,val的结果也并不会得到负数,而是1,同时输出这样一个warning。
解决方法:解决的方法是将uint8转为int,再相减。
val = int(img[y1_, x1_]) - int(img[y2_, x2_])
.
延伸三:视频保存
需要一个存放每帧图片的文件夹output_dir,需要知道视频保存在哪output_video_file,list_files,先遍历文件夹中各个图片
# 参数输入 output_dir='/home/ubuntu/keras/matt/frcnn/output' output_path= os.path.join(output_dir, '') # 输入图片存放位置 output_video_file = '/home/ubuntu/keras/matt/frcnn/output6.avi' # 输入视频保存位置以及视频名称 save_to_video(output_video_file,25) # 函数生成器 def get_file_names(search_path): for (dirpath, _, filenames) in os.walk(search_path): for filename in filenames: yield filename#os.path.join(dirpath, filename) # yield 把值迭代进去,存进入,然后可以for 迭代出来 # [/home/ubuntu/keras/matt/frcnn/output/] # 保存函数 def save_to_video(output_path,output_video_file,frame_rate): list_files = sorted(get_file_names(output_path), key=lambda var:[int(x) if x.isdigit() else x for x in re.findall(r'[^0-9]|[0-9]+', var)]) # 拿一张图片确认宽高 img0 = cv2.imread(os.path.join(output_path,'0.jpg')) height , width , layers = img0.shape # 视频保存初始化 VideoWriter fourcc = cv2.cv.CV_FOURCC(*'mp4v') videowriter = cv2.VideoWriter(output_video_file,fourcc, frame_rate, (width,height)) # 核心,保存的东西 for f in list_files: print("saving..." + f) img = cv2.imread(os.path.join(output_path, f)) videowriter.write(img) videowriter.release() cv2.destroyAllWindows()
其中:fourcc有以下几种情况:
fourcc = cv2.cv.CV_FOURCC(*'mp4v') # fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v') #fourcc = cv2.cv.CV_FOURCC(*'XVID')
延伸四:图像画框+写中文+python3读写中文
1.python3,中文路径,读写python3中,路径中若有中文,比较麻烦,跟一般的读写方式不一样(参考)。
import cv2 from matplotlib import pyplot as plt # 读入 img = cv2.imdecode(np.fromfile('..\\1.jpg',dtype = np.uint8),1) # 写出 cv2.imwrite("..\\1.jpg",img, [int(cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY), 100] ) cv2.imencode('.jpg', edges)[1].tofile('/../../1.jpg')
其中之前的’.jpg’是代表一种格式,如果是图片一定得是.png或者.jpg
2.写文字 + 画框
(187,176),(241,205)代表左上角,右下角,或者是(x,y)(x+width,y+height)或者另外一种写法:(left,top)(left+width,top+height),当然还有一些写法:(x,y,x+w,y+h)
这里得看清楚,x,y的起始位置。(x/left代表横轴-左起,y/top代表竖轴-上起)
# 画框 plt.imshow(cv2.rectangle(img,(187,176),(241,205),(0,255,0),3), cmap = 'gray', interpolation = 'bicubic') # 写文字 plt.text(187,176, 'words') # plt的方式 cv2.putText(img,'words',(187,176) ,0, 1,(255,255,255),2) #cv2的方式 # 添加文字,1.2表示字体大小,(0,40)是初始的位置,(255,255,255)表示颜色,2表示粗细
以上只能写英文,中文的话,会出现????
187,176代表左上角的点
3.写中文
opencv写中文字,可以参考:python+freetype+opencv 图片中文(汉字)显示 详细图文教程和项目完整源代码
当然,我在自己尝试的时候失败了,因为没找到ft2这个packages,难道py3没有这个吗?
# import cv2 import freetype as ft2 import freetype face = freetype.Face("Vera.ttf") img = cv2.imread('pic/lena.jpg') line = '你好,我是 lena' color = (0, 255, 0) # Green pos = (3, 3) text_size = 24 # ft = put_chinese_text('wqy-zenhei.ttc') ft = ft2.put_chinese_text('msyh.ttf') image = ft.draw_text(img, pos, line, text_size, color)
之后用ImageDraw可以实现用中文,但是需要加载中文的字体结构。.ttc文件(参考)。
msyh.ttc是中文简体字
from matplotlib import pyplot as plt import matplotlib from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont # 显示中文 plt fnt = "...\\msyh.ttc" fnt = ImageFont.truetype(fnt, 20) img = Image.open('..\\1.jpg') draw = ImageDraw.Draw(img) draw.rectangle((187,176,241,205), outline=(255, 255, 255, 30)) draw.text((187,176),'你好',(0,0,0), font=fnt) img.save("..\\t1.jpg")
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