机器视觉范例及深入

1.做一个魔法棒吧

获得了物体的坐标后，可以用它来完成一些有趣的事情，例如把物体当作“笔”在图像

上绘制出图样。我们可以选择一种颜色的黏土，将其固定在任意棒状物（例如铅笔）的一端

并揉成球形，做一个 DIY 的“魔法棒”

用 OpenCV 绘制小圆点

为了让魔法棒实现画图的效果，我们需要学习用 OpenCV 进行图形的绘制。画小圆点

可以利用 circle 函数来实现：

圆心坐标和线的颜色必须用小括号括起；颜色按 BGR 的顺序指定，3 个参数依次为蓝

色值、绿色值、红色值，范围为 0~255；线宽的参数为 -1 时表示圆被实心填充，绘制圆

点时指定这个参数为 -1 即可。代码如下所示。

该语句可以在 frame 图像上以 ( x ， y ) 点为圆心绘制一个半径为 2 的黄色实心圆。

但此前输出的目标物体中心坐标 x 和 y 都是小数（float 类型），而 circle 函数只能接

受整数（int 类型）的圆心坐标值。

Python 中，使用 int 函数可以将其他类型的值转为整数。对小数而言，使用该函数转

化后将直接舍弃掉小数点后的数据。

结合这一语句，我们可以在图像上检测到的物体中心坐标上打上一个小圆点。通常情况

下，为了绘点时看起来更舒适，我们期望能让摄像头像照镜子一样显示镜面的图像，这可以

用 flip 函数转换得到，例如：

翻转方式值为 0 表示上下翻转，为任意正数表示左右翻转，为任意负数表示上下左右

均翻转。flip 函数将对传入的图像进行翻转并返回翻转后的图像。

Python 中的列表与元组

现在我们只能让 OpenCV 在每一帧中绘制一个点。要绘制连续的点，需要将过去所有

帧中物体的中心坐标记录下来，再将它们在一帧中全部绘制出来。

在需要存储一组数据时，我们可以使用 Python 中的列表（list）类型。列表是一种数

据类型，它可以存储一系列按顺序排列的数据。这些数据可以是一个数字、一个字符串，或

是另一个列表。我们可以用下面的语句给一个列表型变量 list 赋值：

list = [1, 2, 3, 4, 5]

对列表赋值时须使用中括号 [ ] 括起，并以逗号分隔其中的数据。这个名为 list 的列表

按顺序排列了 5 个数字，使用列表名 [ 排列序号 ] 的方式可以调出指定位置的值。排列序号

从 0 开始，例如 list[0] 将取出第一个值 1。列表中的每一个值被称为列表中的一个元素。

在记录物体坐标的例子中，我们可以先建立一个空的列表：

每刷新一帧找到新的坐标值时，使用 append 函数可以方便地将一个值添加到列表

pointlist 的最后一位：

这里用中括号括起的 [x, y] 实际上也是一个列表，它包含 x 和 y 两个值。

在此前的程序中，实际上我们曾多次提到过“一组数据”这个概念，它代表了与列表非

常类似的元组类型。

元组（tuple）是 Python 中另一种由一系列按顺序排列的数据构成的数据类型，它基

本上是一个不可修改的列表。例如，元组不能用 append 函数追加一个值，也不能对其中

的任何值进行更改。在赋值时，元组需要使用小括号括起，而不是用中括号括起：

在不涉及修改操作时，列表和元组能使用的函数基本是一致的。例如 len 函数可以得到

一个列表或元组中元素的数量，也就是它的长度。

for 循环遍历结构

按照这样的方式，我们可以得到一个存储着过往每一帧物体中心坐标的列表。接下来只

需要在这个列表中的每一个坐标上都画上一个小圆点即可。

要实现这一操作，可以使用 for 循环遍历结构。与 while 循环类似，for 循环结构也是

一个循环型结构，但它主要用于对列表、元组等的元素进行遍历。for 循环结构的写法如下：

我们需要设定一个变量，在每一次循环中依次用列表或元组中的元素对它赋值，

再执行循环中的语句。内部的执行语句须进行缩进。for 循环遍历的执行逻辑如图

for 循环遍历的对象也可以不是列表或元组，而是一个字符串或是数值范围。 该程序段可以从左至右按顺序打印出字符串中的每一个单个的字符

此段程序则可以从 0 开始以 1 递增，打印到 99 为止。注意这里的 range( 范围起点 ,

范围终点 ) 设定了遍历的数值范围，实际遍历的区间包括起点，但不包括终点。

回到绘制列表中小圆点的例子中，该程序也可以用 for 循环结构编写

在每次循环中，point 变量存储着列表中的一个元素，即形式为 [x, y] 的坐标列表。用

point[0] 和 point[1] 可以分别得到对应的横坐标和纵坐标。

按键值与键盘控制

利用 OpenCV 的 waitKey 函数可以方便地实现手动开始、暂停或清除图案的功能。此

前我们知道，waitKey 函数必须跟在 imshow 之后，表示在显示一帧后等待的时间（单位

为毫秒）。事实上，设置 waitKey 函数的主要作用是在等待的时间内获取键盘的按键指令：

这样得到的 k 变量可以获得在这段时间内键盘按下的按键值。在计算机中，每一个

键盘按键都可与一个数字值对应，对应的方式称为键盘编码。OpenCV 使用的编码方式