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python学opencv|读取图像（二十一）使用cv2.circle()绘制圆形进阶

article 2025/3/1 14:56:46

【1】引言

前序已经掌握了使用cv2.circle()绘制圆形的基本操作，相关链接为：

python学opencv|读取图像（二十）使用cv2.circle()绘制圆形-CSDN博客

由于圆形本身绘制起来比较简单，因此可以自由操作的空间也就大，我们今天就尝试多一些花样，做一次进阶探索。

【2】代码探索

【2.1】同心圆

绘制同心圆的基本思路是，确认好圆心以后，逐个修改半径，然后输出图像即可。

还是以之前的代码为基础，增加for循环逐个输出圆即可。此处先给出完整代码：

import numpy as np  # 引入numpy模块
import cv2 as cv  # 引入cv模块

canvas = np.ones((580, 580, 3), np.uint8) * 225  # 绘制一个580*580大小的画布，3代表有3个通道，unit8为图像存储格式
# 第一个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 0] = 0.2 * (i + j)  # 第一个通道值

# 第二个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 1] = 50 * np.cos(i ^ j) + 55 * np.sin(j ^ i) + 150 * np.sin(j - i)  # 第二个通道值

# 第三个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 2] = 100 * np.tanh(i + j) + 100 * np.tanh(i - j) + 50 * np.cos(j - i)  # 第三个通道值
x0=285 #圆心横坐标
y0=285 #圆心纵坐标
for i in range(1,6,1):
    canvas = cv.circle(canvas, (x0, y0), 50*i, (int(255*np.cos((np.sqrt(np.square(15-i))))), int(255*np.sin(i)), int(np.abs(i-3))^5), i) #输出同心圆

#canvas = cv.circle(canvas, (285, 285), 80, (0, 0, 255), 3)  # 第一个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (100, 285), 80, (0, 255, 255), -1)  # 第二个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (470, 285), 80, (255, 0, 0), -1)  # 第三个圆形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (50, 30), (530, 550), (155, 120, 60), 5)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (80, 80), (500, 500), (55, 160, 230), 10)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (150, 150), (430, 430), (50, 120, 90), -1)  # 矩形
# canvas = cv.line(canvas, (50, 550), (550, 550), (58, 50, 150), 15)  # 线段
# canvas = cv.line(canvas, (300, 50), (300, 550), (120, 150, 25), 20)  # 线段

cv.imshow('rectangle', canvas)  # 在屏幕展示绘制圆形的效果
cv.imwrite('circle50.png', canvas)  # 保存图像
cv.waitKey()  # 图像不会自动关闭
cv.destroyAllWindows()  # 释放所有窗口

程序运行后的输出图像为：

图1 同心圆

创造同心圆的核心代码段落为：

x0=285 #圆心横坐标
y0=285 #圆心横坐标
for i in range(1,5,1):
    canvas = cv.circle(canvas, (x0, y0), 50*i, (int(255*np.cos((np.sqrt(np.square(15-i))))), int(255*np.sin(i)), int(np.abs(i-3))^5), i) #输出同心圆

首先用x0和y0确认了愿新的坐标点，然后用for循环输出5个圆形即可。

这五个圆的半径计算式为：r=50*i，i就是圆形的出现顺序；圆的颜色采用了函数的形式，不是此处重点；圆的线宽就是圆出现的顺序。

总体上，圆出现的顺序越晚，半径越大，线条越宽。

【2.2】疏密同心圆

绘制疏密同心圆的基本思路是，利用三角函数的斜率也是三角函数的原理，如果半径通过三角函数来取值，那同样的增量下，邻近半径值的差会周期性的时大时小，这样就会画出疏密同心圆。

以2π为周期，增量从0到7就可以覆盖一个周期内的所有圆。

在这个分析基础上，我们把核心代码换成：

x0=285 #圆心横坐标
y0=285 #圆心横坐标
for i in range(0,7,1):
    canvas = cv.circle(canvas, (x0, y0), np.abs(int(260*np.cos(i))), (200,180,55), 2) #输出同心圆

半径取值为np.abs(int(260*np.cos(i)))，这里的np.abs()是取绝对值的意思，因为半径必须为正数。

此时获得的图形为：

图2 疏密同心圆

对应的完整代码为：

import numpy as np  # 引入numpy模块
import cv2 as cv  # 引入cv模块

canvas = np.ones((580, 580, 3), np.uint8) * 225  # 绘制一个580*580大小的画布，3代表有3个通道，unit8为图像存储格式
# 第一个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 0] = 0.2 * (i + j)  # 第一个通道值

# 第二个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 1] = 50 * np.cos(i ^ j) + 55 * np.sin(j ^ i) + 150 * np.sin(j - i)  # 第二个通道值

# 第三个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 2] = 100 * np.tanh(i + j) + 100 * np.tanh(i - j) + 50 * np.cos(j - i)  # 第三个通道值
x0=285 #圆心横坐标
y0=285 #圆心横坐标
for i in range(0,7,1):
    canvas = cv.circle(canvas, (x0, y0), np.abs(int(260*np.cos(i))), (200,180,55), 2) #输出同心圆

#canvas = cv.circle(canvas, (285, 285), 80, (0, 0, 255), 3)  # 第一个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (100, 285), 80, (0, 255, 255), -1)  # 第二个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (470, 285), 80, (255, 0, 0), -1)  # 第三个圆形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (50, 30), (530, 550), (155, 120, 60), 5)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (80, 80), (500, 500), (55, 160, 230), 10)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (150, 150), (430, 430), (50, 120, 90), -1)  # 矩形
# canvas = cv.line(canvas, (50, 550), (550, 550), (58, 50, 150), 15)  # 线段
# canvas = cv.line(canvas, (300, 50), (300, 550), (120, 150, 25), 20)  # 线段

cv.imshow('rectangle', canvas)  # 在屏幕展示绘制圆形的效果
cv.imwrite('circle50.png', canvas)  # 保存图像
cv.waitKey()  # 图像不会自动关闭
cv.destroyAllWindows()  # 释放所有窗口

【2.3】变化圆心

既然圆的半径可以变化，圆形自然也可以变化，继续修改核心代码：

r=160 #半径
for i in range(0,10,1):
    canvas = cv.circle(canvas, ((i-5)*10+280, (i-5)*20+280), r, (200,180,55), 2) #输出同心圆

在这里，圆心坐标被更换为((i-5)*10+280, (i-5)*20+280)，这几一个动态值，只有半径是恒定的160。代码运行获得的图像为：

图3 圆心变化

此时的完整代码为：

import numpy as np  # 引入numpy模块
import cv2 as cv  # 引入cv模块

canvas = np.ones((580, 580, 3), np.uint8) * 225  # 绘制一个580*580大小的画布，3代表有3个通道，unit8为图像存储格式
# 第一个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 0] = 0.2 * (i + j)  # 第一个通道值

# 第二个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 1] = 50 * np.cos(i ^ j) + 55 * np.sin(j ^ i) + 150 * np.sin(j - i)  # 第二个通道值

# 第三个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 2] = 100 * np.tanh(i + j) + 100 * np.tanh(i - j) + 50 * np.cos(j - i)  # 第三个通道值
#x0=285 #圆心横坐标
#y0=285 #圆心横坐标
r=160 #半径
for i in range(0,10,1):
    canvas = cv.circle(canvas, ((i-5)*10+280, (i-5)*20+280), r, (200,180,55), 2) #输出同心圆

#canvas = cv.circle(canvas, (285, 285), 80, (0, 0, 255), 3)  # 第一个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (100, 285), 80, (0, 255, 255), -1)  # 第二个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (470, 285), 80, (255, 0, 0), -1)  # 第三个圆形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (50, 30), (530, 550), (155, 120, 60), 5)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (80, 80), (500, 500), (55, 160, 230), 10)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (150, 150), (430, 430), (50, 120, 90), -1)  # 矩形
# canvas = cv.line(canvas, (50, 550), (550, 550), (58, 50, 150), 15)  # 线段
# canvas = cv.line(canvas, (300, 50), (300, 550), (120, 150, 25), 20)  # 线段

cv.imshow('rectangle', canvas)  # 在屏幕展示绘制圆形的效果
cv.imwrite('circle50.png', canvas)  # 保存图像
cv.waitKey()  # 图像不会自动关闭
cv.destroyAllWindows()  # 释放所有窗口

【2.4】变化圆半径

在圆心变化的基础上，圆的半径可以变化，这样就会出现变化圆。

继续增添代码：

for i in range(0,10,1):
    canvas = cv.circle(canvas, ((i-5)*10+280, (i-5)*20+280), int(200*np.abs(np.sin(i))), (200,180,55), 2) #输出同心圆

在这里，半径值被修改为：int(200*np.abs(np.sin(i)))，这是一个动态值。

运行后的图像为：

图4 变化圆

此时的完整代码为：

import numpy as np  # 引入numpy模块
import cv2 as cv  # 引入cv模块

canvas = np.ones((580, 580, 3), np.uint8) * 225  # 绘制一个580*580大小的画布，3代表有3个通道，unit8为图像存储格式
# 第一个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 0] = 0.2 * (i + j)  # 第一个通道值

# 第二个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 1] = 50 * np.cos(i ^ j) + 55 * np.sin(j ^ i) + 150 * np.sin(j - i)  # 第二个通道值

# 第三个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 2] = 100 * np.tanh(i + j) + 100 * np.tanh(i - j) + 50 * np.cos(j - i)  # 第三个通道值
#x0=285 #圆心横坐标
#y0=285 #圆心横坐标
#r=160 #半径
for i in range(0,10,1):
    canvas = cv.circle(canvas, ((i-5)*10+280, (i-5)*20+280), int(200*np.abs(np.sin(i))), (200,180,55), 2) #输出同心圆

#canvas = cv.circle(canvas, (285, 285), 80, (0, 0, 255), 3)  # 第一个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (100, 285), 80, (0, 255, 255), -1)  # 第二个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (470, 285), 80, (255, 0, 0), -1)  # 第三个圆形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (50, 30), (530, 550), (155, 120, 60), 5)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (80, 80), (500, 500), (55, 160, 230), 10)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (150, 150), (430, 430), (50, 120, 90), -1)  # 矩形
# canvas = cv.line(canvas, (50, 550), (550, 550), (58, 50, 150), 15)  # 线段
# canvas = cv.line(canvas, (300, 50), (300, 550), (120, 150, 25), 20)  # 线段

cv.imshow('rectangle', canvas)  # 在屏幕展示绘制圆形的效果
cv.imwrite('circle50.png', canvas)  # 保存图像
cv.waitKey()  # 图像不会自动关闭
cv.destroyAllWindows()  # 释放所有窗口

【2.5】变化圆半径和颜色

在获得变化圆半径的基础上，继续修改代码，让圆的颜色变化：

for i in range(0,10,1):
    canvas = cv.circle(canvas, ((i-5)*10+280, (i-5)*20+280), int(200*np.abs(np.sin(i))), (int(abs(255*np.sin(i))),int(abs(255*np.cos(i))),int(255*np.tanh(i))), 2) #输出圆

在这里，颜色值被修改为：(int(abs(255*np.sin(i))),int(abs(255*np.cos(i))),int(255*np.tanh(i)))，这是一个动态值。

运行后的图像为：

图5 变化圆半径和颜色

此时的完整代码为：

import numpy as np  # 引入numpy模块
import cv2 as cv  # 引入cv模块

canvas = np.ones((580, 580, 3), np.uint8) * 225  # 绘制一个580*580大小的画布，3代表有3个通道，unit8为图像存储格式
# 第一个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 0] = 0.2 * (i + j)  # 第一个通道值

# 第二个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 1] = 50 * np.cos(i ^ j) + 55 * np.sin(j ^ i) + 150 * np.sin(j - i)  # 第二个通道值

# 第三个通道值
#for i in range(0, 580, 1):
    #for j in range(0, 580, 1):
        #canvas[i, j, 2] = 100 * np.tanh(i + j) + 100 * np.tanh(i - j) + 50 * np.cos(j - i)  # 第三个通道值
#x0=285 #圆心横坐标
#y0=285 #圆心横坐标
#r=160 #半径
for i in range(0,10,1):
    canvas = cv.circle(canvas, ((i-5)*10+280, (i-5)*20+280), int(200*np.abs(np.sin(i))), (int(abs(255*np.sin(i))),int(abs(255*np.cos(i))),int(255*np.tanh(i))), 2) #输出同心圆

#canvas = cv.circle(canvas, (285, 285), 80, (0, 0, 255), 3)  # 第一个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (100, 285), 80, (0, 255, 255), -1)  # 第二个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (470, 285), 80, (255, 0, 0), -1)  # 第三个圆形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (50, 30), (530, 550), (155, 120, 60), 5)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (80, 80), (500, 500), (55, 160, 230), 10)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (150, 150), (430, 430), (50, 120, 90), -1)  # 矩形
# canvas = cv.line(canvas, (50, 550), (550, 550), (58, 50, 150), 15)  # 线段
# canvas = cv.line(canvas, (300, 50), (300, 550), (120, 150, 25), 20)  # 线段

cv.imshow('rectangle', canvas)  # 在屏幕展示绘制圆形的效果
cv.imwrite('circle50.png', canvas)  # 保存图像
cv.waitKey()  # 图像不会自动关闭
cv.destroyAllWindows()  # 释放所有窗口

【2.6】变化背景

然后我们修改背景BGR值，获得颜色变化的背景画布：

# 第一个通道值
for i in range(0, 580, 1):
    for j in range(0, 580, 1):
        canvas[i, j, 0] = 0.2 * (i + j)  # 第一个通道值

# 第二个通道值
for i in range(0, 580, 1):
    for j in range(0, 580, 1):
        canvas[i, j, 1] = 150 * np.cos(i ^ j) + 55 * np.sin(j ^ i) + 50 * np.sin(j - i)  # 第二个通道值

# 第三个通道值
for i in range(0, 580, 1):
    for j in range(0, 580, 1):
        canvas[i, j, 2] = 50 * np.tanh(i + j) + 80 * np.tanh(i - j) + 120 * np.cos(j - i)  # 第三个通道值

此时获得的图像为：

图6 变化圆和画布

此时的完整代码为：

import numpy as np  # 引入numpy模块
import cv2 as cv  # 引入cv模块

canvas = np.ones((580, 580, 3), np.uint8) * 125  # 绘制一个580*580大小的画布，3代表有3个通道，unit8为图像存储格式
# 第一个通道值
for i in range(0, 580, 1):
    for j in range(0, 580, 1):
        canvas[i, j, 0] = 0.2 * (i + j)  # 第一个通道值

# 第二个通道值
for i in range(0, 580, 1):
    for j in range(0, 580, 1):
        canvas[i, j, 1] = 150 * np.cos(i ^ j) + 55 * np.sin(j ^ i) + 50 * np.sin(j - i)  # 第二个通道值

# 第三个通道值
for i in range(0, 580, 1):
    for j in range(0, 580, 1):
        canvas[i, j, 2] = 50 * np.tanh(i + j) + 80 * np.tanh(i - j) + 120 * np.cos(j - i)  # 第三个通道值
#x0=285 #圆心横坐标
#y0=285 #圆心横坐标
#r=160 #半径
for i in range(0,10,1):
    canvas = cv.circle(canvas, ((i-5)*10+280, (i-5)*20+280), int(200*np.abs(np.sin(i))), (int(abs(255*np.sin(i))),int(abs(255*np.cos(i))),int(255*np.tanh(i))), 2) #输出同心圆

#canvas = cv.circle(canvas, (285, 285), 80, (0, 0, 255), 3)  # 第一个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (100, 285), 80, (0, 255, 255), -1)  # 第二个圆形
#canvas = cv.circle(canvas, (470, 285), 80, (255, 0, 0), -1)  # 第三个圆形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (50, 30), (530, 550), (155, 120, 60), 5)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (80, 80), (500, 500), (55, 160, 230), 10)  # 矩形
# canvas = cv.rectangle(canvas, (150, 150), (430, 430), (50, 120, 90), -1)  # 矩形
# canvas = cv.line(canvas, (50, 550), (550, 550), (58, 50, 150), 15)  # 线段
# canvas = cv.line(canvas, (300, 50), (300, 550), (120, 150, 25), 20)  # 线段

cv.imshow('rectangle', canvas)  # 在屏幕展示绘制圆形的效果
cv.imwrite('circle50.png', canvas)  # 保存图像
cv.waitKey()  # 图像不会自动关闭
cv.destroyAllWindows()  # 释放所有窗口