image元素绘制实验

前言

在前面的章节中，我们已经了解了如何在CanMV下使用K230D的基础外设以及开发板的板载资源，从本章开始我们将介绍图像处理相关应用，所使用的功能均移植自openmv，所以功能基本一致。详情请参考 官方文档。

在前面的章节中我们已经提到了image模块的一些基本使用，本章将讲解image模块中的元素绘制的方法。通过本章的学习，读者将学习到image模块中元素绘制的方法。

Image模块介绍

概述

Image 类是机器视觉处理中的基础对象。此类支持从Micropython GC、MMZ、系统堆、VB区域等内存区域创建图像对象。此外，还可以通过引用外部内存直接创建图像（ALLOC_REF）。未使用的图像对象会在垃圾回收时自动释放，也可以手动释放内存。

支持的图像格式如下：

• BINARY
• GRAYSCALE
• RGB565
• BAYER
• YUV422
• JPEG
• PNG
• ARGB8888（新增）
• RGB888（新增）
• RGBP888（新增）
• YUV420（新增）

支持的内存分配区域：

• ALLOC_MPGC：Micropython管理的内存
• ALLOC_HEAP：系统堆内存
• ALLOC_MMZ：多媒体内存
• ALLOC_VB：视频缓冲区
• ALLOC_REF：使用引用对象的内存，不分配新内存

API描述

‌Python中的Image模块是一个强大的图像处理工具，它提供了一系列函数和方法，可以用于图像元素绘制、图像滤波、图像特征检测、色块追踪、图像对比和码识别等。由于image模块功能强大，需要介绍的内容也比较多，因此本章仅介绍image模块中元素绘制的相关方法。

draw_line

image.draw_line(x0, y0, x1, y1[, color[, thickness=1]])

在图像上绘制一条从(x0, y0)到(x1, y1)的直线。参数可以分别传入x0,y0,x1,y1，也可以将这些值作为元组(x0, y0, x1, y1)一起传递。

【参数】

• color：表示颜色的RGB888元组，适用于灰度或RGB565图像，默认为白色。对于灰度图像，还可以传递像素值（范围0-255）；对于RGB565图像，可以传递字节翻转的RGB565值。
• thickness：控制线条的像素宽度，默认为1。

【返回值】

该方法返回图像对象，允许通过链式调用其他方法。

注意：不支持压缩图像和Bayer格式图像。

draw_rectangle

image.draw_rectangle(x, y, w, h[, color[, thickness=1[, fill=False]]])

在图像上绘制一个矩形。可以分别传入参数x, y, w, h，也可以作为元组(x, y, w, h)一起传递。

【参数】

• color：表示颜色的RGB888元组，适用于灰度或 RGB565 图像，默认为白色。对于灰度图像，还可以传递像素值（范围0-255）；对于RGB565图像，可以传递字节翻转的RGB565值。
• thickness：控制矩形边框的像素宽度，默认为1。
• fill：设置为True时，将填充矩形内部，默认为False。

【返回值】

该方法返回图像对象，允许通过链式调用其他方法。

注意：不支持压缩图像和Bayer格式图像。

draw_circle

image.draw_circle(x, y, radius[, color[, thickness=1[, fill=False]]])

在图像上绘制一个圆形。参数可以分别传入x, y, radius，也可以作为元组(x, y, radius)一起传递。

【参数】

• color：表示颜色的RGB888元组，适用于灰度或RGB565图像，默认为白色。对于灰度图像，还可以传递像素值（范围0-255）；对于RGB565图像，可以传递字节翻转的RGB565值。
• thickness：控制圆形边框的像素宽度，默认为1。
• fill：设置为True时，将填充圆形内部，默认为False。

【返回值】

该方法返回图像对象，允许通过链式调用其他方法。

注意：不支持压缩图像和Bayer格式图像。

draw_ellipse

image.draw_ellipse(cx, cy, rx, ry, rotation[, color[, thickness=1[, fill=False]]])

在图像上绘制椭圆。参数可以分别传入cx,cy,rx,ry,rotation，也可以作为元组(cx, cy, rx, ry, rotation)一起传递。

【参数】

• color：表示颜色的RGB888元组，适用于灰度或RGB565图像，默认为白色。对于灰度图像，还可以传递像素值（范围 0-255）；对于RGB565图像，可以传递字节翻转的RGB565值。
• thickness：控制椭圆边框的像素宽度，默认为1。
• fill：设置为True时，将填充椭圆内部，默认为False。

【返回值】

该方法返回图像对象，允许通过链式调用其他方法。

注意：不支持压缩图像和Bayer格式图像。

draw_cross

image.draw_cross(x, y[, color[, size=5[, thickness=1]]])

在图像上绘制一个十字标记。参数可以分别传入x, y，也可以作为元组(x, y)一起传递。

【参数】

• color：表示颜色的RGB888元组，适用于灰度或RGB565图像，默认为白色。对于灰度图像，还可以传递像素值（范围0-255）；对于RGB565图像，可以传递字节翻转的RGB565值。
• size：控制十字标记的大小，默认为5。
• thickness：控制十字线条的像素宽度，默认为1。

【返回值】

该方法返回图像对象，允许通过链式调用其他方法。

注意：不支持压缩图像和Bayer格式图像。

draw_arrow

image.draw_arrow(x0, y0, x1, y1[, color[, thickness=1]])

在图像上绘制从(x0, y0)到(x1, y1)的箭头。参数可以分别传入x0,y0,x1,y1，也可以作为元组(x0, y0, x1, y1)一起传递。

【参数】

• color：表示颜色的RGB888元组，适用于灰度或RGB565图像，默认为白色。对于灰度图像，还可以传递像素值（范围0-255）；对于RGB565图像，可以传递字节翻转的RGB565值。
• thickness：控制箭头线条的像素宽度，默认为1。

【返回值】

该方法返回图像对象，允许通过链式调用其他方法。

注意：不支持压缩图像和Bayer格式图像。

draw_string

image.draw_string(x, y, text[, color[, scale=1[, x_spacing=0[, y_spacing=0[, mono_space=True]]]]])

从图像的(x, y)位置开始绘制8x10大小的文本。参数可以分别传入x, y，也可以作为元组(x, y)一起传递。

【参数】

• text：要绘制的字符串，换行符\n、\r或\r\n用于将光标移动到下一行。
• color：表示颜色的RGB888元组，适用于灰度或RGB565图像，默认为白色。对于灰度图像，还可以传递像素值（范围 0-255）；对于RGB565图像，可以传递字节翻转的RGB565值。
• scale：控制文本的缩放比例，默认为1。只能为整数。
• x_spacing：调整字符之间的水平间距。正值表示增加间距，负值表示减少。
• y_spacing：调整行之间的垂直间距。正值表示增加间距，负值表示减少。
• mono_space：默认为True，使字符具有固定宽度。设置为False时，字符间距将根据字符宽度动态调整。

【返回值】

该方法返回图像对象，允许通过链式调用其他方法。

注意：不支持压缩图像和Bayer格式图像。

draw_string_advanced

image.draw_string_advanced(x, y, char_size, str, [color, font])

增强版 draw_string，支持中文显示，并允许用户通过font参数自定义字体。

【参数】

与 draw_string基本一致。

【返回值】

该方法返回图像对象，允许通过链式调用其他方法。

注意：不支持压缩图像和Bayer格式图像。

更多用法请阅读官方API手册：

https://developer.canaan-creative.com/k230_canmv/dev/zh/api/openmv/image.html#image

硬件设计

例程功能

1. 获取摄像头输出的图像，并使用image模块在图像上绘制一些元素，后将图像显示在LCD上。

硬件资源

1. 本章实验内容，主要讲解image模块的使用，无需关注硬件资源。

原理图

本章实验内容，主要讲解image模块的使用，无需关注原理图。

实验代码

import time, os, sys
from media.sensor import *  #导入sensor模块，使用摄像头相关接口
from media.display import * #导入display模块，使用display相关接口
from media.media import *   #导入media模块，使用meida相关接口

try:
    sensor = Sensor(width=1280, height=960) # 构建摄像头对象
    sensor.reset() #复位和初始化摄像头
    sensor.set_framesize(Sensor.VGA)    #设置帧大小VGA(640x480)，默认通道0
    sensor.set_pixformat(Sensor.RGB565) #设置输出图像格式，默认通道0

    # 初始化LCD显示器，同时IDE缓冲区输出图像,显示的数据来自于sensor通道0。
    Display.init(Display.ST7701, width = 800, height = 480, to_ide = True)
    MediaManager.init() #初始化media资源管理器
    sensor.run() #启动sensor

    while True:
        os.exitpoint() #检测IDE中断
        img = sensor.snapshot() #从通道0捕获一张图

        # 绘制线段
        img.draw_line(10, 30, 70, 30, color=(255, 0, 0), thickness=2)
        # 绘制矩形
        img.draw_rectangle(10, 70, 60, 60, color=(0, 255, 0), thickness=2, fill=False)
        # 绘制圆形
        img.draw_circle(40, 170, 30, color=(0, 0, 255), thickness=2, fill=True)
        # 绘制椭圆形
        img.draw_ellipse(40, 240, 30, 15, 45, color=(255, 0, 0), thickness=2)
        # 绘制十字线
        img.draw_cross(40, 310, color=(0, 255, 0), size=30, thickness=2)
        # 绘制箭头
        img.draw_arrow(10, 380, 70, 380, color=(0, 0, 255), thickness=2)
        # 绘制字符，支持中文
        img.draw_string_advanced(150, 20, 60, "正点原子", color = (255, 0, 0))
        # 绘制字符串
        img.draw_string(150, 100, "Hello\r\nK230D BOX", color=(255, 0, 0), scale=6)
        # 显示图片
        Display.show_image(img, x=round((800-sensor.width())/2),y=round((480-sensor.height())/2))

# IDE中断释放资源代码
except KeyboardInterrupt as e:
    print("user stop: ", e)
except BaseException as e:
    print(f"Exception {e}")
finally:
    # sensor stop run
    if isinstance(sensor, Sensor):
        sensor.stop()
    # deinit display
    Display.deinit()
    os.exitpoint(os.EXITPOINT_ENABLE_SLEEP)
    time.sleep_ms(100)
    # release media buffer
    MediaManager.deinit()

可以看到一开始是先初始化了LCD和摄像头。接着在一个循环中不断地获取摄像头输出的图像，因为获取到的图像就是Image对象，因此可以直接调用image模块为Image对象提供的各种方法，然后就是在图像时绘制各种元素，最后在LCD显示处理好后的图像。

运行验证

将K230D BOX开发板连接CanMV IDE，并点击CanMV IDE上的“开始(运行脚本)”按钮后，可以看到LCD上实时地显示这摄像头采集到的画面，如下图所示：