学习OpenCV3：画出代表夹角的圆弧

你的名字 2023-02-21 14:21 27阅读 0赞

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# 一、问题 #

已知3个点 `g_center`、`g_p1`和`g_p2`。其中`g_center`是夹角的中心点，`g_center`和`g_p1`组成夹角的起始边 l 1 l\_1 l1，`g_center`和`g_p2`组成夹角的结束边 l 2 l\_2 l2，现希望画出从 l 1 l\_1 l1到 l 2 l\_2 l2的夹角。

![format_png_pic_center][]

# 二、分析 #

OpenCV中cv::ellipse()不止可以画椭圆，还可以画圆弧。

bool ellipse(
        cv::Mat&          img,          // 画图的图片
        cv::Point         center,       // 椭圆的中心位置
        cv::Size          axes,         // 椭圆长轴和短轴的长度
        double            angle,        // 椭圆主轴的角度
        double            startAngle,   // 圆弧起始的角度
        double            endAngle,     // 圆弧结束的角度
        const cv::Scalar& color,        // 圆弧的颜色
        int               thickness=1,  // 圆弧的厚度
        int               lineTyppe=8,  // 连通性，可以为4、8
        int               shift=0       // 作为分数处理的半径位
    );

数学上常用的坐标系是以**右上角**作为正坐标，而OpenCV的图片是以**右下角**作为正坐标。

![format_png_pic_center 1][]

# 三、实现 #

#include <opencv2/opencv.hpp>
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <cmath>
    using namespace std;
    using namespace cv;
    
    Point2d g_center(400, 300), g_p1(400, 100), g_p2(600, 300);
    
    // 画夹角
    void draw_angle(Mat img, Point2d p0, Point2d p1, Point2d p2, double radius)
    {
        // 计算直线的角度
        double angle1 = atan2(-(p1.y - p0.y), (p1.x - p0.x)) * 180 / CV_PI;
        double angle2 = atan2(-(p2.y - p0.y), (p2.x - p0.x)) * 180 / CV_PI;
        // 计算主轴的角度
        double angle = angle1 <= 0 ? -angle1 : 360 - angle1;
        // 计算圆弧的结束角度
        double end_angle = (angle2 < angle1) ? (angle1 - angle2) : (360 - (angle2 - angle1));
        // 画圆弧
        ellipse(img, p0, Size(radius, radius), angle, 0, end_angle, Scalar(0, 0, 255), 2);
    }
    
    // 鼠标回调函数
    void mouse_callback(int event, int x, int y, int flags, void *param)
    {
        static Point2d p(0, 0), p1(0, 0), p2(0, 0);
        static int n = -1;
        switch (event)
        {
        case cv::EVENT_LBUTTONDOWN: // 鼠标左键点击
        {
            p1 = Point2d(x, y);
            int w = 15, h = 15;
            Rect r0(g_center.x - w, g_center.y - h, 2 * w, 2 * h);
            Rect r1(g_p1.x - w, g_p1.y - h, 2 * w, 2 * h);
            Rect r2(g_p2.x - w, g_p2.y - h, 2 * w, 2 * h);
            if (r0.contains(p1)) // 鼠标落在中心点g_center
            {
                n = 0;
                p = g_center;
            }
            else if (r1.contains(p1)) // 鼠标落在g_p1
            {
                n = 1;
                p = g_p1;
            }
            else if (r2.contains(p1)) // 鼠标落在g_p2
            {
                n = 2;
                p = g_p2;
            }
            break;
        }
        case cv::EVENT_MOUSEMOVE: // 鼠标移动
            p2 = Point2d(x, y);
            if (n == 0)
            {
                g_center = p + p2 - p1;
            }
            else if (n == 1)
            {
                g_p1 = p + p2 - p1;
            }
            else if (n == 2)
            {
                g_p2 = p + p2 - p1;
            }
            break;
        case cv::EVENT_LBUTTONUP: // 鼠标左键释放
            p1 = Point2d(0, 0);
            p2 = Point2d(0, 0);
            n = -1;
            break;
        default:
            break;
        }
    }
    
    // 主函数
    int main()
    {
        string window_name = "image";
        namedWindow(window_name, WINDOW_AUTOSIZE);
        int w = 800, h = 600;
        Mat image_original = Mat(h, w, CV_8UC3, Scalar(255, 255, 255));
        cv::setMouseCallback(window_name, mouse_callback); // 调用鼠标回调函数
        while (true)
        {
            Mat img = image_original.clone();                // 拷贝空白图片，方便重复画图
            line(img, g_center, g_p1, Scalar(0, 255, 0), 2); // 画绿线l1
            line(img, g_center, g_p2, Scalar(255, 0, 0), 2); // 画蓝线l2
            draw_angle(img, g_center, g_p1, g_p2, 15);       // 画红色夹角
            imshow(window_name, img);
            if (waitKey(3) > 0)
                break;
        }
        return 0;
    }

**操作方法：**  
  鼠标左键点击直线的起点或终点并按住移动，由此可以修改直线。夹角是从绿线顺时针到蓝线。在键盘输入任意的键，可退出程序。

**运行结果：**  
![format_png][]

![format_png 1][]

![format_png 2][]

![format_png 3][]

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