11、OpenCV生成随机数、写文字

一、学习目标

• 学会使用OpenCV的RNG接口生成随机数
• 学会使用OpenCV在图像上书写文字

二、使用CV::RNG生成随机数

在之前的教程中，我们绘制了各种几何图形，其输入参数，如坐标(cv::Point的形式)、颜色、粗细等，我们为这些参数指定了特定的值。在本教程中，我们打算为绘图参数使用随机值。此外，我们打算用大量几何图形填充图像。因为我们将以随机方式初始化它们，这个过程将是自动的，并通过使用循环来完成。

首先，我们需要初始化一个随机数生成器对象(RNG)：

RNG rng( 0xFFFFFFFF );

RNG实现了一个随机数生成器。在这个例子中，rng是一个初始值为0xFFFFFFFF的对象
RNG类有两个构造函数：

cv::RNG::RNG()	              // 无参构造函数

和：

cv::RNG::RNG(uint64 state)    // 有参构造函数

第一种形式将state设置为一些预定义的值，在当前实现中等于2³²-1。第二种形式将状态设置为指定的值。如果传递state=0，构造函数将使用上面的默认值来代替，以避免由所有零组成的奇异随机数序列。

接下来，有了随机数生成器后，我们便可以调用生成器对象的接口生成随机数：

int min=0;
int max=100;
Point pt1;
pt1.x = rng.uniform( min, max);
pt1.y = rng.uniform( min, max);

对于点pt1，其坐标值x和y均为随机值。

rng.uniform函数的原型为：

int cv::RNG::uniform(int 	a,
					 int 	b)	

• 参数 a： 生成随机数的下边界，包含值a在内
• 参数 b： 生成随机数的上边界，不包括值b在内

cv::RNG::uniform函数返回[a,b)范围内均匀分布的整数随机数。该方法使用MWC算法对状态进行转换，并从范围[a, b)中返回由输入参数类型推导出的下一个指定类型的均匀分布随机数。这个函数还有另外两种重载形式，与上述函数的唯一区别就在于接受参数的类型分别为 float 和 double 类型。下面的例子说明了其中的细微差别：

RNG rng;
// a的值一直是0，因为参数类型为整型，[0, 1)之间的整数取值为集合{0}
double a = rng.uniform(0, 1);
// a1的值是区间[0, 1)之间的均匀分布的double类型的小数
double a1 = rng.uniform((double)0, (double)1);
// b的值是区间[0, 1)之间的均匀分布的float类型的小数
float b = rng.uniform(0.f, 1.f);
// c的值是区间[0, 1)之间的均匀分布的double类型的小数
double c = rng.uniform(0., 1.);
// 由于参数类型的歧义性，下面的代码可能会产生编译错误
double d = rng.uniform(0, 0.999999);

三、在图像上书写文本

OpenCV提供了 cv::putText 函数作为接口，以便在图像上书写文本。其函数原型为：

void cv::putText(InputOutputArray 	img,
				 const String & 	text,
				 Point 				org,
				 int 				fontFace,
				 double 			fontScale,	
				 Scalar 			color,
				 int 				thickness = 1,
				 int 				lineType = LINE_8,
				 bool 				bottomLeftOrigin = false)

• 参数 img： 书写文本的图像
• 参数 text： 要绘制的文本字符串
• 参数 org： 图像中文本字符串的左下角位置
• 参数 fontFace： 字体类型，枚举自HersheyFonts
• 参数 fontScale： 字体比例系数乘以特定字体的基础大小
• 参数 color： 字体的颜色
• 参数 thickness： 用于绘制文本的线条的粗细
• 参数 lineType： 字体的线条类型
• 参数 bottomLeftOrigin： 当为true时，图像数据坐标原点位于左下角。否则，它在左上角

函数cv::putText在图像中呈现指定的文本字符串，不能使用指定字体呈现的符号将被问号替换。字体的取值见下表：

参数取值	取值说明
FONT_HERSHEY_SIMPLEX	正常大小无衬线 （不知所云，下同）字体
FONT_HERSHEY_PLAIN	小号无衬线字体
FONT_HERSHEY_DUPLEX	正常大小无衬线字体(比FONT_HERSHEY_SIMPLEX更复杂)
FONT_HERSHEY_COMPLEX	正常大小的衬线字体
FONT_HERSHEY_TRIPLEX	正常大小衬线字体(比FONT_HERSHEY_COMPLEX更复杂)
FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL	FONT_HERSHEY_COMPLEX的小版本
FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX	手写风格的字体
FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX	FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX的更复杂的变体
FONT_ITALIC	斜体字体

其中，我们常用FONT_HERSHEY_SIMPLEX字体，其它字体可以在需要的时候查询即可。
使用实例：

Mat src = Mat::zeros...;
putText( src, "OpenCV forever!", Size(100,100), FONT_HERSHEY_COMPLEX, 
         3,Scalar(255, 255, 255), 5, LINE_8);

在某些应用中，我们可能需要搭配 cv::getTextSize 函数使用，其原型为：

Size cv::getTextSize(const String & 	text,
					 int 				fontFace,
					 double 			fontScale,
					 int 				thickness,
					 int * 				baseLine)	

• 参数 text： 输入文本字符串
• 参数 fontFace： 使用的字体
• 参数 fontScale： 字体比例系数乘以特定字体的基础大小
• 参数 thickness： 文本的线条的粗细
• 参数 baseLine： 基线相对于最底部文本点的y坐标函数

cv::getTextSize计算并返回包含指定文本的框的大小。下面的代码实现了将文本绘制在图像的正中间，并在文本的周围紧贴了一个矩形框：

#include<opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;
using namespace std;

int main(int argc, char** argv)
{
   
   
    // 声明和初始化要显示的文本内容
    String text = "Funny text inside the box";

    // 定义字体、系数和字体线条的粗细
    int fontFace = FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX;
    double fontScale = 2;
    int thickness = 3;

    // 声明并初始化一个600*800的画布，背景颜色为黑色
    Mat img(600, 800, CV_8UC3, Scalar::all(0));

    int baseline = 0;
    // 获取在指定文本、字体、系数和线条粗细的情况下的框体大小
    Size textSize = getTextSize(text, fontFace, fontScale, thickness, &baseline);
    baseline += thickness;

    // 定义文本的位置，使文本框处于画布的正中间。注意结合理解：
    // 在绘制文本时，用到的是文本框左下角的位置（不指定bottomLeftOrigin值为True的情况），要使文本框
    // 处于画布中间，则需要让文本框的左下角位置偏移文本框大小一半的尺寸，正如下面公式所示
    Point textOrg((img.cols - textSize.width) / 2, (img.rows + textSize.height) / 2);
    // 由于文本线条的粗细占用了一定像素，在考虑偏移时需要注意
    rectangle(img, textOrg + Point(0, baseline), textOrg + Point(textSize.width, -textSize.height), Scalar(0, 0, 255));
    line