2.10 ランダムな矩形枠の描画

実験の目的

1. 位置・色・大きさがすべてランダムな矩形枠を描画します。

2. ループ、乱数生成、境界判定を使えるようになります。

機能要件

矩形枠をランダムに描画します。

ハードウェアの準備

回路接続

ソフトウェア設計

設計フローチャート

ソースコードのダウンロード

ソースコードファイル：10_opencv_draw_multi_rectangle.rar

プログラムコード

完全なプロジェクトコードは（ソースコードファイル）をクリックしてダウンロードしてください。

"""
---------------------------------------------------------------
程序功能: 使用opencv打开USB摄像头,在实时显示的图像中画随机大小, 随机颜色, 随机位置的矩形

---------------------------------------------------------------
"""

import cv2
import numpy as np

# ==================== 初始化摄像头 ====================
# 打开默认摄像头 (使用udev规则)
# "/dev/mycamera" 是通过udev规则创建的符号链接，指向固定的物理摄像头
cap = cv2.VideoCapture("/dev/mycamera")

# 检查摄像头是否成功打开
if not cap.isOpened():
    print("错误：无法打开摄像头")
    exit()

print("按 'q' 键退出")

# ==================== 主循环：实时采集并绘制 ====================
while True:
    # 从摄像头读取一帧图像
    # ret: 布尔值，True表示读取成功
    # frame: 读取到的图像数据（numpy数组，BGR格式）
    ret, frame = cap.read()

    # 检查是否成功读取到图像
    if not ret:
        print("错误：无法获取帧")
        break

    # 获取图像的尺寸
    # height: 图像高度（行数）
    # width: 图像宽度（列数）
    height, width = frame.shape[:2]

    # ==================== 绘制10个随机矩形 ====================
    # 循环10次，每次绘制一个随机大小、随机位置、随机颜色、随机线宽的矩形
    for i in range(10):
        # ----- 随机生成矩形的宽和高 -----
        # 矩形宽度：20 ~ min(200, width//3) 像素
        #   - 至少20像素，保证可见
        #   - 最多不超过200像素或图像宽度的1/3（取较小值），避免矩形过大
        rect_w = np.random.randint(20, min(200, width // 3))

        # 矩形高度：20 ~ min(200, height//3) 像素
        #   - 至少20像素，保证可见
        #   - 最多不超过200像素或图像高度的1/3（取较小值），避免矩形过大
        rect_h = np.random.randint(20, min(200, height // 3))

        # ----- 随机生成矩形左上角坐标，确保矩形不超出图像边界 -----
        # x1 范围：0 ~ (width - rect_w)
        #   确保矩形右边界 x2 = x1 + rect_w ≤ width
        x1 = np.random.randint(0, width - rect_w)

        # y1 范围：0 ~ (height - rect_h)
        #   确保矩形下边界 y2 = y1 + rect_h ≤ height
        y1 = np.random.randint(0, height - rect_h)

        # 计算矩形右下角坐标
        x2 = x1 + rect_w  # 右下角 x 坐标
        y2 = y1 + rect_h  # 右下角 y 坐标

        # ----- 生成随机颜色 (B, G, R) -----
        # np.random.randint(0, 256) 返回 [0, 256) 范围内的随机整数
        # 每次循环都会生成全新的随机颜色
        color = (
            np.random.randint(0, 256),  # 蓝色分量 (Blue)
            np.random.randint(0, 256),  # 绿色分量 (Green)
            np.random.randint(0, 256)   # 红色分量 (Red)
        )

        # ----- 随机生成线宽 -----
        # np.random.randint(1, 10) 返回 [1, 10) 范围内的随机整数，即 1~9
        # 注意：如果想绘制实心矩形，可将 thickness 设为 -1
        thickness = np.random.randint(1, 10)

        # ----- 绘制矩形 -----
        # cv2.rectangle() 参数说明:
        #   frame:     要绘制的图像
        #   (x1, y1):  矩形左上角坐标
        #   (x2, y2):  矩形右下角坐标
        #   color:     线条颜色 (BGR格式)
        #   thickness: 边框线宽（像素），正数为空心，-1为实心
        cv2.rectangle(frame, (x1, y1), (x2, y2), color, thickness)

    # ==================== 显示结果 ====================
    # 在窗口中显示绘制后的图像
    cv2.imshow('Camera Feed', frame)

    # ==================== 键盘控制 ====================
    # 等待1毫秒，检测键盘输入
    # waitKey(1) 返回按键的ASCII码
    # & 0xFF 取低8位，确保兼容性
    # 如果按下 'q' 键，则退出循环
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

# ==================== 资源释放 ====================
# 释放摄像头设备
cap.release()
# 关闭所有OpenCV创建的窗口
cv2.destroyAllWindows()

操作手順

1. ターミナルを開き、Python プログラムのディレクトリに移動してプログラムを実行します。以下のコマンドを入力してください。

python 10_opencv_draw_multi_rectangle.py

実験結果

USB カメラを開き、リアルタイム映像に大きさ・位置・色・線幅がランダムな矩形を 10 個描画します。

参考結果：

お問い合わせ

資料のダウンロード・技術サポートについては、HumansX株式会社までお問い合わせください。