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绘制实验

1.实验目的​

学习在图像中添加图形或文字。

2.实验原理​

2.1 概述​

OpenMV 是一个小型嵌入式机器视觉模块，广泛用于快速开发计算机视觉应用。OpenMV 的图像绘制方法可以用于在图像上绘制各种形状和文字，以便进行视觉反馈和调试。

2.2 常用函数​

2.1 draw_string_advanced​

draw_string_advanced 函数使用freetype渲染文字，支持中文，用户也可指定字体

  • 语法
image.draw_string_advanced(x,y,char_size,str,[color, font])
  • 参数解释
    • x, y起点坐标。
    • char_size:字符大小
    • str:需要绘制的中文字符
    • color：字的颜色。
    • font： 字体文件路径
  • 示例
img.draw_string_advanced(10, 10, 32, "你好世界", color=(255, 0, 0))  # 绘制红色线

2.2 draw_line​

draw_line 函数可实现在图像上绘制一条线。

  • 语法
image.draw_line(x0, y0, x1, y1, color)
  • 参数解释
    • x0, y0：起点坐标。
    • x1, y1：终点坐标。
    • color：线的颜色。
  • 示例
img.draw_line(10, 10, 100, 100, color=(255, 0, 0))  # 绘制红色线

2.3 draw_rectangle​

draw_rectangle 函数可实现在图像上绘制一个矩形。

  • 语法
image.draw_rectangle(x, y, w, h, color, thickness=1)
  • 参数解释
    • x, y：矩形的左上角坐标。
    • w, h：矩形的宽度和高度。
    • color：矩形的颜色。
    • thickness：矩形边框的厚度（默认为1）。
  • 示例
img.draw_rectangle(20, 20, 50, 30, color=(0, 255, 0), thickness=2)  # 绘制绿色矩形

2.4 draw_circle​

draw_circle函数可实现在图像上绘制一个圆。

  • 语法
image.draw_circle(x, y, r, color, thickness=1)
  • 参数解释
    • x, y：圆心坐标。
    • r：圆的半径。
    • color：圆的颜色。
    • thickness：圆边框的厚度（默认为1）。
  • 示例
    img.draw_circle(60, 60, 30, color=(0, 0, 255), thickness=3)  # 绘制蓝色圆

2.5 draw_cross​

draw_cross函数可实现在图像上绘制一个十字交叉。

  • 语法
image.draw_cross(x, y, color, size=5, thickness=1)
  • 参数解释
    • x, y：交叉点坐标。
    • color：交叉的颜色。
    • size：交叉的大小（默认为5）。
    • thickness：交叉线条的厚度（默认为1）。
  • 示例
    img.draw_cross(40, 40, color=(255, 255, 0), size=10, thickness=2)  # 绘制黄色交叉

2.6 draw_arrow​

draw_arrow函数可实现在图像上绘制一条箭头线。

  • 语法
image.draw_arrow(x0, y0, x1, y1, color, thickness=1)
  • 参数解释
    • x0, y0：起点坐标。
    • x1, y1：终点坐标。
    • color：箭头的颜色。
    • thickness：箭头线条的厚度（默认为1）。
  • 示例
img.draw_arrow(10, 10, 100, 100, color=(255, 0, 0), thickness=2)  # 绘制红色箭头

2.7 draw_ellipse​

draw_ellipse函数可实现在图像上绘制一个椭圆。

  • 语法
image.draw_ellipse(cx, cy, rx, ry, color, thickness=1)
  • 参数解释
    • cx, cy：椭圆中心的坐标。
    • rx, ry：椭圆的半径（x轴和y轴方向）。
    • color：椭圆的颜色。
    • thickness：椭圆边框的厚度（默认为1）。
  • 示例
img.draw_ellipse(60, 60, 30, 20, color=(0, 0, 255), thickness=3)  # 绘制蓝色椭圆

2.8 draw_image​

draw_image函数可实现在当前图像上绘制另一个图像。

  • 语法
image.draw_image(img, x, y, alpha=128, scale=1.0)
  • 参数解释
    • img：要绘制的图像对象。
    • x, y：绘制位置的左上角坐标。
    • alpha：透明度（0-256）。
    • scale：缩放比例（默认为1.0）。
  • 示例
  overlay = image.Image("overlay.bmp")
  img.draw_image(overlay, 10, 10, alpha=128, scale=1.0)  # 在(10, 10)位置绘制 overlay.bmp

2.9 draw_keypoints​

draw_keypoints函数可实现在图像上绘制关键点。

  • 语法
image.draw_keypoints(keypoints, size=10, color, thickness=1)
  • 参数解释
    • keypoints：关键点列表，每个关键点是一个(x, y)元组。
    • size：关键点的大小（默认为10）。
    • color：关键点的颜色。
    • thickness：关键点边框的厚度（默认为1）。
  • 示例
keypoints = [(30, 30), (50, 50), (70, 70)]
img.draw_keypoints(keypoints, size=10, color=(255, 255, 0), thickness=2)  # 绘制黄色关键点

2.10 flood_fill​

flood_fill函数可实现在图像上执行洪水填充算法，从指定的起点开始填充指定的颜色。

  • 语法
image.flood_fill(x, y, color, threshold, invert=False, clear_background=False)
  • 参数解释
    • x, y：起点坐标。
    • color：填充的颜色。
    • threshold：填充阈值，表示起点像素与相邻像素颜色的允许差异范围。
    • invert：布尔值，如果为 True，则反转填充条件。
    • clear_background：布尔值，如果为 True，则清除填充区域以外的背景。
  • 示例
img.flood_fill(30, 30, color=(255, 0, 0), threshold=30, invert=False, clear_background=False)  # 从(30, 30)开始填充红色

2.11 draw_string​

draw_string函数可实现在图像上绘制字符串。

  • 语法
image.draw_string(x, y, text, color, scale=1)
  • 参数解释
    • x, y：字符串的起始坐标。
    • text：要绘制的字符串内容。
    • color：字符串的颜色。
    • scale：字符串的缩放比例（默认为1）。
  • 示例
img.draw_string(10, 10, "Hello OpenMV", color=(255, 255, 255), scale=2)  # 绘制白色字符串

3.代码解析​

导入模块​

import time
import os
import sys

from media.sensor import Sensor, CAM_CHN_ID_0
from media.display import Display
from media.media import MediaManager
  • time：提供延时函数（如 sleep_ms）。
  • os：用于退出点管理（exitpoint()），支持安全中断。
  • sys：用于打印异常信息。
  • media.sensor：摄像头传感器接口，Sensor 类用于控制摄像头，CAM_CHN_ID_0 表示通道 0。
  • media.display：显示模块接口，Display 类用于初始化屏幕、显示图像。
  • media.media：媒体管理器，负责内存池和缓冲区管理。

参数配置区​

# -------------------------------
# 参数配置区
# -------------------------------

# 显示模式选择：'VIRT' 虚拟显示器，'LCD' MIPI 显示屏，'HDMI' HDMI 转接板
DISPLAY_MODE = "LCD"

# 根据显示模式设置显示器宽高
DISPLAY_CONFIG = {
    "VIRT": {"width": 1920, "height": 1080, "driver": Display.VIRT},
    "LCD":  {"width": 480,  "height": 360,  "driver": Display.AML020T},
}

# 获取当前显示配置
if DISPLAY_MODE not in DISPLAY_CONFIG:
    raise ValueError("不支持的 DISPLAY_MODE，请使用 'VIRT'、'LCD'")

config = DISPLAY_CONFIG[DISPLAY_MODE]
DISPLAY_WIDTH = config["width"]
DISPLAY_HEIGHT = config["height"]
DISPLAY_DRIVER = config["driver"]
  • 显示模式选择：通过修改变量 DISPLAY_MODE 可切换输出目标（虚拟屏 / LCD / HDMI）。
  • 显示配置字典：预定义了不同显示模式的分辨率和驱动类型。
    • VIRT：虚拟显示器，分辨率 1920x1080，用于 IDE 预览。
    • LCD：MIPI 屏幕，分辨率 480x360，驱动 AML020T。
  • 参数提取：根据所选模式自动获取宽度、高度和驱动常量。

主程序入口​

sensor = None
  • 声明 sensor 变量并初始化为 None，用于在 finally 中安全释放资源。

异常保护与初始化​

try:
    print("[INFO] 启动摄像头测试程序")

    # 初始化摄像头
    sensor = Sensor()
    sensor.reset()
  • 使用 try 块捕获可能发生的异常（如摄像头打开失败、内存不足等），确保资源能正确释放。
  • Sensor()：创建摄像头对象。
  • reset()：复位摄像头，恢复默认参数。

设置摄像头属性​

    # 设置图像输出格式与分辨率
    sensor.set_framesize(width=DISPLAY_WIDTH, height=DISPLAY_HEIGHT, chn=CAM_CHN_ID_0)
    sensor.set_pixformat(Sensor.RGB888, chn=CAM_CHN_ID_0)
  • set_framesize：设置输出图像尺寸，与显示分辨率保持一致。
  • set_pixformat：设置像素格式为 RGB888（24位真彩色）。
  • chn=CAM_CHN_ID_0：指定配置应用于通道 0（通常只有一路摄像头）。

初始化显示器​

    # 初始化显示器
    Display.init(
        DISPLAY_DRIVER,
        width=DISPLAY_WIDTH,
        height=DISPLAY_HEIGHT,
        fps=60,
        to_ide=True  # 即使是物理屏幕，仍可在IDE中同步预览
    )
  • Display.init：根据显示模式初始化屏幕。
    • DISPLAY_DRIVER：具体驱动（如 Display.AML020T）。
    • width / height：显示分辨率。
    • fps=60：设置显示刷新率（虚拟屏有效）。
    • to_ide=True：将图像同时发送到 IDE 预览窗口，方便调试。

启动媒体管理器​

    # 启动媒体缓冲管理器
    MediaManager.init()
  • 初始化媒体底层资源（如 DMA 缓冲区、显示内存池），必须在显示和摄像头采集前调用。

启动摄像头​

    # 启动摄像头采集
    sensor.run()
    print("[INFO] 摄像头已启动，分辨率: {}x{}".format(DISPLAY_WIDTH, DISPLAY_HEIGHT))
  • sensor.run()：开始采集图像数据，之后通过 snapshot() 获取帧。

主循环：采集图像并绘制图形​

    # 主循环：采集图像并绘制图形
    while True:
        os.exitpoint()  # 监听 IDE 停止命令

        # 捕获一帧图像
        img = sensor.snapshot(chn=CAM_CHN_ID_0)
  • 无限循环：持续采集和显示。
  • os.exitpoint()：检查退出标志（如 IDE 中点击停止按钮），支持安全退出。
  • sensor.snapshot()：从摄像头通道 0 捕获一帧，返回 image 对象。

在图像上绘制图形​

        # 图像绘制内容
        img.draw_rectangle(30, 30, 100, 50, color=(0, 255, 0), thickness=5)                 # 绿色矩形
        img.draw_circle(200, 250, 50, color=(255, 0, 0), thickness=3)                      # 红色圆形
        img.draw_line(300, 250, 400, 200, color=(0, 0, 255), thickness=2)                  # 蓝色线
        img.draw_string_advanced(50, 100, 32, "你好, DshanPI-AIMaix!",
                                 color=(255, 255, 0), scale=2)                              # 黄色字符串
        img.draw_cross(350, 300, color=(255, 255, 255), size=20, thickness=2)              # 白色十字
  • 在采集到的图像上叠加各种图形：
    • 矩形：左上角 (30,30)，宽 100，高 50，绿色，线宽 5。
    • 圆形：圆心 (200,250)，半径 50，红色，线宽 3。
    • 线段：起点 (300,250) 到终点 (400,200)，蓝色，线宽 2。
    • 字符串：位置 (50,100)，字体大小 32，黄色，缩放 2 倍，支持中文。
    • 十字线：中心 (350,300)，白色，尺寸 20，线宽 2。

显示图像​

        # 显示图像
        Display.show_image(img)
  • 将绘制后的图像输出到屏幕（根据 DISPLAY_MODE 设置）。

异常捕获与资源释放​

except KeyboardInterrupt:
    print("[INFO] 用户中断退出")
except Exception as e:
    print("[ERROR] 运行异常：", e)
finally:
    print("[INFO] 正在清理资源...")
    if isinstance(sensor, Sensor):
        sensor.stop()
    Display.deinit()
    os.exitpoint(os.EXITPOINT_ENABLE_SLEEP)
    time.sleep_ms(100)
    MediaManager.deinit()
    print("[INFO] 清理完成，程序退出")
  • KeyboardInterrupt：捕获 Ctrl+C 中断，打印友好提示。
  • Exception：捕获其他所有异常，打印错误信息。
  • finally：无论是否异常，都会执行资源释放：
    • sensor.stop()：停止摄像头采集。
    • Display.deinit()：关闭显示设备，释放引脚和内存。
    • os.exitpoint(os.EXITPOINT_ENABLE_SLEEP)：重新允许系统进入睡眠模式。
    • time.sleep_ms(100)：确保释放操作完成。
    • MediaManager.deinit()：释放媒体管理器缓冲区。

4.示例代码​

'''
本程序遵循GPL V3协议, 请遵循协议
实验平台: DshanPI CanMV
开发板文档站点	: https://eai.100ask.net/
百问网学习平台   : https://www.100ask.net
百问网官方B站    : https://space.bilibili.com/275908810
百问网官方淘宝   : https://100ask.taobao.com
'''
import time
import os
import sys

from media.sensor import Sensor, CAM_CHN_ID_0
from media.display import Display
from media.media import MediaManager

# -------------------------------
# 参数配置区
# -------------------------------

# 显示模式选择：'VIRT' 虚拟显示器，'LCD' MIPI 显示屏，'HDMI' HDMI 转接板
DISPLAY_MODE = "LCD"

# 根据显示模式设置显示器宽高
DISPLAY_CONFIG = {
    "VIRT": {"width": 1920, "height": 1080, "driver": Display.VIRT},
    "LCD":  {"width": 480,  "height": 360,  "driver": Display.AML020T},
}

# 获取当前显示配置
if DISPLAY_MODE not in DISPLAY_CONFIG:
    raise ValueError("不支持的 DISPLAY_MODE，请使用 'VIRT'、'LCD'")

config = DISPLAY_CONFIG[DISPLAY_MODE]
DISPLAY_WIDTH = config["width"]
DISPLAY_HEIGHT = config["height"]
DISPLAY_DRIVER = config["driver"]

# -------------------------------
# 主程序
# -------------------------------

sensor = None

try:
    print("[INFO] 启动摄像头测试程序")

    # 初始化摄像头
    sensor = Sensor()
    sensor.reset()

    # 设置图像输出格式与分辨率
    sensor.set_framesize(width=DISPLAY_WIDTH, height=DISPLAY_HEIGHT, chn=CAM_CHN_ID_0)
    sensor.set_pixformat(Sensor.RGB888, chn=CAM_CHN_ID_0)

    # 初始化显示器
    Display.init(
        DISPLAY_DRIVER,
        width=DISPLAY_WIDTH,
        height=DISPLAY_HEIGHT,
        fps=60,
        to_ide=True  # 即使是物理屏幕，仍可在IDE中同步预览
    )

    # 启动媒体缓冲管理器
    MediaManager.init()

    # 启动摄像头采集
    sensor.run()
    print("[INFO] 摄像头已启动，分辨率: {}x{}".format(DISPLAY_WIDTH, DISPLAY_HEIGHT))

    # 主循环：采集图像并绘制图形
    while True:
        os.exitpoint()  # 监听 IDE 停止命令

        # 捕获一帧图像
        img = sensor.snapshot(chn=CAM_CHN_ID_0)

        # 图像绘制内容
        img.draw_rectangle(30, 30, 100, 50, color=(0, 255, 0), thickness=5)                 # 绿色矩形
        img.draw_circle(200, 250, 50, color=(255, 0, 0), thickness=3)                      # 红色圆形
        img.draw_line(300, 250, 400, 200, color=(0, 0, 255), thickness=2)                  # 蓝色线
        img.draw_string_advanced(50, 100, 32, "你好, DshanPI-AIMaix!",
                                 color=(255, 255, 0), scale=2)                              # 黄色字符串
        img.draw_cross(350, 300, color=(255, 255, 255), size=20, thickness=2)              # 白色十字

        # 显示图像
        Display.show_image(img)

except KeyboardInterrupt:
    print("[INFO] 用户中断退出")
except Exception as e:
    print("[ERROR] 运行异常：", e)
finally:
    print("[INFO] 正在清理资源...")
    if isinstance(sensor, Sensor):
        sensor.stop()
    Display.deinit()
    os.exitpoint(os.EXITPOINT_ENABLE_SLEEP)
    time.sleep_ms(100)
    MediaManager.deinit()
    print("[INFO] 清理完成，程序退出")

5.实验结果​

​ 点击运行代码后可以在显示屏看到，绘制的形状和文字等，如下图所示。

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