一 前言
本次学习聚焦于 PyQt5—— 这是一个基于 Python 的强大 GUI（图形用户界面）框架，由 Qt 库的 Python 封装版本实现。PyQt 体系包含 超 300 个类与近 6000 个函数及方法，作为跨平台工具包，其支持 Windows、Mac OS、Linux 等主流操作系统，真正实现 “一次编码，多端运行”。
PyQt5 的核心特性解析
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跨平台兼容能力
PyQt5 具备卓越的系统适配性，可无缝运行于 Windows、Mac OS、Linux 等操作系统，开发者仅需编写一套代码，即可在不同平台上部署应用，大幅降低跨平台开发成本。 -
丰富的功能生态
- 多元 UI 组件库：提供按钮、文本框、菜单、对话框、表格、树形结构等基础组件，支持复杂界面布局设计。
- 全场景扩展支持：内置多媒体播放、数据库连接（如 SQLite、MySQL）、网络编程（TCP/IP、HTTP）、多线程处理等高级功能模块，满足从简单工具到复杂系统的开发需求。
-
面向对象的设计范式
基于 Qt 的面向对象架构，PyQt5 将功能封装为模块化类（如QWidget界面基类、QMainWindow主窗口类），通过继承与组合构建层次化代码结构，提升代码复用性与可维护性。 -
信号与槽机制
作为 PyQt5 的核心交互机制，信号（Signal）与槽（Slot）实现了事件驱动编程：- 当组件触发事件（如按钮点击、文本框内容变更）时，会发出对应的信号；
- 预先绑定的槽函数（普通 Python 函数）将自动响应信号，完成逻辑处理。
这种解耦式设计使界面逻辑与业务逻辑分离，简化事件处理流程。
-
深度 Python 集成
完美兼容 Python 语法与生态，支持与 NumPy、Pandas 等数据处理库、Matplotlib 可视化库及机器学习框架（如 TensorFlow）无缝协作，可快速开发数据可视化工具、科学计算软件等复合场景应用。
二 代码
import sys
import cv2
import numpy as np
from PyQt5.QtWidgets import (
QApplication, QMainWindow, QWidget, QLabel, QPushButton,
QFileDialog, QMessageBox, QVBoxLayout, QHBoxLayout, QFrame,
QGridLayout, QCheckBox, QGroupBox, QScrollArea
)
from PyQt5.QtGui import QPixmap, QImage
from PyQt5.QtCore import Qt
class ImageProcessor(QMainWindow):
def __init__(self):
super().__init__()
self.setWindowTitle("PyQt演示")
self.resize(900, 800)
# 存储原始图像和处理后的图像数据
self.image_data = {}
self.original_image = None
# 创建主窗口小部件并设置布局
main_widget = QWidget()
self.setCentralWidget(main_widget)
main_layout = QVBoxLayout(main_widget)
# 设置主窗口的样式
main_widget.setStyleSheet("""
QWidget {
background-color: #f0f4f8;
}
QLabel {
border: 2px solid #aaa;
border-radius: 10px;
background-color: white;
padding: 5px;
box-shadow: 0px 4px 6px rgba(0, 0, 0, 0.1);
}
QPushButton {
font-size: 15px;
padding: 8px 18px;
min-width: 100px;
}
QGroupBox {
border: 1px solid #aaa;
border-radius: 5px;
margin-top: 10px;
}
""")
# 创建顶部布局：加载按钮和保存按钮
top_layout = QHBoxLayout()
load_btn = QPushButton("加载图片")
save_btn = QPushButton("保存图像")
restore_btn = QPushButton("还原")
load_btn.clicked.connect(self.load_image) # 连接加载按钮的事件
save_btn.clicked.connect(self.save_image) # 连接保存按钮的事件
restore_btn.clicked.connect(self.restore_image) # 连接还原按钮的事件
top_layout.addWidget(load_btn)
top_layout.addWidget(save_btn)
top_layout.addWidget(restore_btn)
top_layout.addStretch()
main_layout.addLayout(top_layout)
# 添加水平分割线
main_layout.addWidget(self._h_line())
# 创建显示图片的 2x2 网格布局
self.img_grid_layout = QGridLayout()
self.image_labels = []
for i in range(2):
for j in range(2):
label = QLabel()
label.setFixedSize(400, 400)
label.setAlignment(Qt.AlignmentFlag.AlignCenter)
self.img_grid_layout.addWidget(label, i, j)
self.image_labels.append(label)
main_layout.addLayout(self.img_grid_layout)
main_layout.addWidget(self._h_line())
# 创建隐藏/显示图片框的复选框
self.show_checkboxes = []
checkbox_layout = QHBoxLayout()
for i in range(4):
checkbox = QCheckBox(f"显示图片框 {i + 1}")
checkbox.setChecked(True)
checkbox.stateChanged.connect(lambda state, idx=i: self.toggle_image_display(idx, state))
checkbox_layout.addWidget(checkbox)
self.show_checkboxes.append(checkbox)
main_layout.addLayout(checkbox_layout)
main_layout.addWidget(self._h_line())
# 创建功能分类布局
self.category_layout = QHBoxLayout()
self.category_buttons = {}
self.function_layouts = {}
# 定义功能类别和具体功能
categories = {
"色彩调整": [("灰度化", "gray"), ("色调调整", "hue"), ("对比度调整", "contrast")],
"滤波处理": [("去噪", "denoise"), ("模糊", "blur"), ("锐化", "sharpen")],
"几何变换": [("旋转", "rotate"), ("缩放", "scale"), ("裁剪", "crop"), ("反转", "flip")],
"形态学操作": [("腐蚀", "erode"), ("膨胀", "dilate"), ("开运算", "opening"), ("闭运算", "closing")]
}
for category, functions in categories.items():
group_box = QGroupBox(category)
function_layout = QVBoxLayout()
self.function_layouts[category] = function_layout
category_btn = QPushButton(f"展开 {category}")
category_btn.clicked.connect(lambda _, cat=category: self.toggle_category(cat))
self.category_buttons[category] = category_btn
for text, func in functions:
btn = QPushButton(text)
btn.clicked.connect(lambda _, f=func: self.process(f))
function_layout.addWidget(btn)
group_box.setLayout(function_layout)
self.category_layout.addWidget(category_btn)
self.category_layout.addWidget(group_box)
scroll_area = QScrollArea()
scroll_area.setWidgetResizable(True)
scroll_widget = QWidget()
scroll_widget.setLayout(self.category_layout)
scroll_area.setWidget(scroll_widget)
main_layout.addWidget(scroll_area)
def _h_line(self):
line = QFrame()
line.setFrameShape(QFrame.Shape.HLine)
line.setFrameShadow(QFrame.Shadow.Sunken)
line.setStyleSheet("color: #ccc;")
return line
def _v_line(self):
line = QFrame()
line.setFrameShape(QFrame.Shape.VLine)
line.setFrameShadow(QFrame.Shadow.Sunken)
line.setStyleSheet("color: #ccc;")
return line
def load_image(self):
"""加载图像"""
file, _ = QFileDialog.getOpenFileName(self, "选择图片", "", "图片文件 (*.png *.jpg *.bmp)")
if file:
img = cv2.imread(file)
if img is None:
QMessageBox.warning(self, "错误", "无法加载图像") # 显示错误消息
return
self.original_image = img.copy() # 存储原始图像副本
self.image_data['original'] = img # 存储原始图像
self.image_data['processed'] = img.copy() # 存储处理后的图像（初始为原图）
self.show_image(img, self.image_labels[0]) # 显示原图像在第一个框
self.show_image(img, self.image_labels[1]) # 显示处理后图像（初始为原图）在第二个框
def save_image(self):
"""保存图像"""
if 'processed' not in self.image_data:
QMessageBox.warning(self, "提示", "没有可保存的图像") # 没有处理图像时提示
return
file, _ = QFileDialog.getSaveFileName(self, "保存图像", "", "PNG (*.png);;JPG (*.jpg)")
if file:
cv2.imwrite(file, self.image_data['processed']) # 保存处理图像
QMessageBox.information(self, "成功", f"图像已保存：{file}") # 提示保存成功
def process(self, mode):
"""根据选择的模式处理图像"""
if 'original' not in self.image_data:
QMessageBox.warning(self, "提示", "请先加载图片") # 提示用户加载图像
return
img = self.image_data['processed'] # 获取上一次处理后的图像
if mode == "gray": # 灰度化处理
result = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
result = cv2.cvtColor(result, cv2.COLOR_GRAY2BGR) # 转回三通道
elif mode == "hue": # 色调调整
hsv = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2HSV)
hsv[:, :, 0] = (hsv[:, :, 0] + 10) % 180
result = cv2.cvtColor(hsv, cv2.COLOR_HSV2BGR)
elif mode == "contrast": # 对比度调整
alpha = 1.5
beta = 0
result = cv2.convertScaleAbs(img, alpha=alpha, beta=beta)
elif mode == "denoise": # 去噪处理
result = cv2.fastNlMeansDenoisingColored(img, None, 10, 10, 7, 21)
elif mode == "blur": # 模糊处理
result = cv2.GaussianBlur(img, (5, 5), 0)
elif mode == "sharpen": # 锐化处理
kernel = np.array([[-1, -1, -1], [-1, 9, -1], [-1, -1, -1]])
result = cv2.filter2D(img, -1, kernel)
elif mode == "rotate": # 旋转处理
rows, cols = img.shape[:2]
M = cv2.getRotationMatrix2D((cols / 2, rows / 2), 90, 1)
result = cv2.warpAffine(img, M, (cols, rows))
elif mode == "scale": # 缩放处理
result = cv2.resize(img, (int(img.shape[1] * 0.5), int(img.shape[0] * 0.5)))
elif mode == "crop": # 裁剪处理
result = img[100:300, 100:300] # 简单示例裁剪
elif mode == "flip": # 反转处理
result = cv2.flip(img, 1) # 水平反转
elif mode == "erode": # 腐蚀操作
kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)
result = cv2.erode(img, kernel, iterations=1)
elif mode == "dilate": # 膨胀操作
kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)
result = cv2.dilate(img, kernel, iterations=1)
elif mode == "opening": # 开运算
kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)
result = cv2.morphologyEx(img, cv2.MORPH_OPEN, kernel)
elif mode == "closing": # 闭运算
kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)
result = cv2.morphologyEx(img, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)
else:
return
self.image_data['processed'] = result # 存储处理后的图像
self.show_image(result, self.image_labels[1]) # 显示处理后的图像在第二个框
self.show_image(result, self.image_labels[2]) # 显示处理后的图像在第三个框
self.show_image(result, self.image_labels[3]) # 显示处理后的图像在第四个框
def restore_image(self):
"""还原图像到初始状态"""
if self.original_image is not None:
self.image_data['processed'] = self.original_image.copy()
self.show_image(self.original_image, self.image_labels[1])
self.show_image(self.original_image, self.image_labels[2])
self.show_image(self.original_image, self.image_labels[3])
def show_image(self, img, label):
"""显示图像"""
rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB) # 将BGR转为RGB格式
h, w, ch = rgb.shape
bytes_per_line = ch * w
q_img = QImage(rgb.data, w, h, bytes_per_line, QImage.Format.Format_RGB888) # 转为QImage格式
label.setPixmap(QPixmap.fromImage(q_img).scaled(400, 400, Qt.AspectRatioMode.KeepAspectRatio)) # 设置显示图像
def toggle_image_display(self, index, state):
"""隐藏/显示图片框"""
if state == Qt.Checked:
self.image_labels[index].show()
else:
self.image_labels[index].hide()
def toggle_category(self, category):
"""展开或收起功能类别"""
layout = self.function_layouts[category]
btn = self.category_buttons[category]
if layout.count() > 0:
for i in reversed(range(layout.count())):
layout.itemAt(i).widget().setParent(None)
btn.setText(f"展开 {category}")
else:
for i in range(len(self.function_layouts[category].children())):
# 修正此处，使用 layout 来获取子部件
widget = layout.itemAt(i).widget()
layout.addWidget(widget)
btn.setText(f"收起 {category}")
if __name__ == "__main__":
app = QApplication(sys.argv)
window = ImageProcessor()
window.show() # 显示主窗口
sys.exit(app.exec())
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