快捷導(dǎo)航

python基于opencv 實(shí)現(xiàn)圖像時(shí)鐘

更新時(shí)間：2021年01月04日 16:36:54 作者：我堅(jiān)信陽(yáng)光燦爛

這篇文章主要介紹了python基于opencv 實(shí)現(xiàn)圖像時(shí)鐘的方法，幫助大家更好的理解和使用python，感興趣的朋友可以了解下

解決方案詳解

繪制表盤

表盤上只有60條分/秒刻線和12條小時(shí)刻線，當(dāng)然還有表盤的外部輪廓圓，也就是重點(diǎn)在如何畫72根線。先把簡(jiǎn)單的圓畫出來(lái)：

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(gè)畫板并填充成白色
img = np.zeros((450, 450, 3), np.uint8)
img[:] = (255, 255, 255)

# 2. 畫出圓盤
cv.circle(img, center, radius, (0, 0, 0), thickness=5)

我們使用OpenCV畫直線的時(shí)候，需知道直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，那么畫72根線就變成了獲取72組坐標(biāo)。
平面坐標(biāo)系下，已知半徑和角度的話，A點(diǎn)的坐標(biāo)可以表示為：
x=r×cosα
y=r×sinα

先只考慮將坐標(biāo)系原點(diǎn)移動(dòng)到左上角，角度依然是平面坐標(biāo)系中的逆時(shí)針計(jì)算，那么新坐標(biāo)是：
x=r+r×cosα
y=r+r×sinα
對(duì)于60條分/秒刻線，刻線間的夾角是360°/60=6°，對(duì)于小時(shí)刻線，角度是360°/12=30°，這樣就得到了72組起點(diǎn)坐標(biāo)，那怎么得到終點(diǎn)坐標(biāo)呢？其實(shí)同樣的原理，用一個(gè)同心的小圓來(lái)計(jì)算得到B點(diǎn)：

通過A/B兩點(diǎn)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(jì)算A點(diǎn)
  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(jì)算B點(diǎn)
  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. 畫出12條小時(shí)的刻線
for i in range(12):
  # 12條小時(shí)刻線應(yīng)該更長(zhǎng)一點(diǎn)
  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)
  # 這里用到了前面的pt1
  cv.line(img, pt1[i*5], (int(x), int(y)), (0, 0, 0), thickness=5)


# 到這里基本的表盤圖就已經(jīng)畫出來(lái)了

角度換算

接下來(lái)算是一個(gè)小難點(diǎn)，首先時(shí)鐘的起始坐標(biāo)在正常二維坐標(biāo)系的90°方向，其次時(shí)鐘跟圖像一樣，都是順時(shí)針計(jì)算角度的，所以三者需要統(tǒng)一下：

因?yàn)榻嵌仁峭耆珜?duì)稱的，順逆時(shí)針沒有影響，所以平面坐標(biāo)系完全不用理會(huì)，放在這里只是便于大家理解。對(duì)于時(shí)鐘坐標(biāo)和圖像坐標(biāo)，時(shí)鐘0的0°對(duì)應(yīng)圖像的270°，時(shí)鐘15的90°對(duì)應(yīng)圖像的360°，時(shí)鐘30的180°對(duì)應(yīng)圖像的450°（360°+90°）…
所以兩者之間的關(guān)系便是：
計(jì)算角度 = 時(shí)鐘角度+270°
計(jì)算角度 = 計(jì)算角度 if 計(jì)算角度<=360° else 計(jì)算角度-360°

同步時(shí)間

Python中如何獲取當(dāng)前時(shí)間和添加日期文字都比較簡(jiǎn)單，看代碼就行，我就不解釋了。

while(1):
  # 不斷拷貝表盤圖，才能更新繪制，不然會(huì)重疊在一起
  temp = np.copy(img)

  # 5. 獲取系統(tǒng)時(shí)間，畫出動(dòng)態(tài)的時(shí)-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
  # 參見博客，OpenCV中的角度是順時(shí)針計(jì)算的，所以需要轉(zhuǎn)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, center, (int(sec_x), int(sec_y)), (255, 0, 0), 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, center, (int(min_x), int(min_y)), (0, 255, 0), 8)

  # 畫時(shí)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, center, (int(hour_x), int(hour_y)), (0, 0, 255), 20)

  # 6. 添加當(dāng)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鍵退出
    break