如何使用Python对图片进行形状标记

1.背景介绍

对于计算机视觉领域，图像标注是一个非常重要的任务。标注可以为图像分类、目标检测、语义分割、边界框绘制等任务提供必要的信息。本文将介绍如何使用Python对图像进行形状标注。

2.准备工作

2.1 安装必要的库

在使用Python进行图像标注之前，需要安装一些必要的库。这里我们使用Python的图片处理库-OpenCV和Numpy。

!pip install opencv-python-headless
!pip install numpy

2.2 下载示例图片

我们使用一张示例图片来进行标注。您可以使用自己的图片或者使用以下命令下载本文使用的示例图片。

!wget https://cdn.pixabay.com/photo/2021/08/28/23/45/beach-6588879_960_720.jpg -O beach.jpg

3.标注形状

为了使用Python对图片进行标注，我们需要使用鼠标来选取形状的坐标。首先，我们需要定义一个回调函数来处理每次鼠标点击事件。

import cv2
import numpy as np
drawing = False
mode = True
ix, iy = -1, -1
def draw_shape(event, x, y, flags, param):
    global ix, iy, drawing, mode
    if event == cv2.EVENT_LBUTTONDOWN:
        drawing = True
        ix, iy = x, y
    elif event == cv2.EVENT_MOUSEMOVE:
        if drawing == True:
            if mode == True:
                cv2.rectangle(img, (ix, iy), (x, y), (0, 255, 0), 1)
            else:
                cv2.circle(img, (x, y), 5, (0, 0, 255), -1)
    elif event == cv2.EVENT_LBUTTONUP:
        drawing = False
        if mode == True:
            cv2.rectangle(img, (ix, iy), (x, y), (0, 255, 0), 1)
        else:
            cv2.circle(img, (x, y), 5, (0, 0, 255), -1)
img = cv2.imread('beach.jpg')
cv2.namedWindow('image')
cv2.setMouseCallback('image', draw_shape)
while True:
    cv2.imshow('image', img)
    k = cv2.waitKey(1) & 0xFF
    if k == ord('m'):
        mode = not mode
    elif k == 27:
        break
cv2.destroyAllWindows()

上述代码定义了一个回调函数`draw_shape`，该函数将在每次鼠标事件发生时执行。使用左键点击并拖动鼠标时，将在图像上绘制矩形或圆形来标记形状的坐标。

使用上述代码执行后，将在新的窗口打开示例图片，并使用鼠标标注形状。

当鼠标拖动时，将在图像上绘制矩形或圆形。

拖动指针并释放鼠标，将在图像上绘制所选形状。

4.保存标注结果

完成标注后，我们需要将结果保存到文件中以备后续使用。我们在上一步鼠标事件中添加了绘制矩形或圆形的代码。因此，我们可以使用已经绘制的矩形坐标或圆形中心作为标注结果。

shape = []
def draw_shape(event, x, y, flags, param):
    global ix, iy, drawing, mode, shape
    if event == cv2.EVENT_LBUTTONDOWN:
        drawing = True
        ix, iy = x, y
    elif event == cv2.EVENT_MOUSEMOVE:
        if drawing == True:
            if mode == True:
                cv2.rectangle(img, (ix, iy), (x, y), (0, 255, 0), 1)
            else:
                cv2.circle(img, (x, y), 5, (0, 0, 255), -1)
    elif event == cv2.EVENT_LBUTTONUP:
        drawing = False
        if mode == True:
            cv2.rectangle(img, (ix, iy), (x, y), (0, 255, 0), 1)
            shape.append([ix, iy, x, y])
        else:
            cv2.circle(img, (x, y), 5, (0, 0, 255), -1)
            shape.append([x, y])
cv2.namedWindow('image')
cv2.setMouseCallback('image', draw_shape)
while True:
    cv2.imshow('image', img)
    k = cv2.waitKey(1) & 0xFF
    if k == ord('m'):
        mode = not mode
    elif k == 27:
        break
cv2.destroyAllWindows()
np.savetxt('shapes.csv', shape)

上述代码首先定义了一个`shape`列表，用来存储标注结果。当结束鼠标操作时，将已经绘制过的矩形坐标或圆形中心坐标存储到`shape`列表中。最后调用`numpy`库的函数`np.savetxt()`将标注结果保存到CSV文件中，以便后续使用。

5.绘制已有标注

在某些情况下，我们需要为已经标注好形状的图像绘制形状。我们可以使用OpenCV的绘图功能，根据保存在文件中的标注结果来绘制形状。

img = cv2.imread('beach.jpg')
shape = np.genfromtxt('shapes.csv', delimiter=',')
for s in shape:
    if len(s) == 4:
        cv2.rectangle(img, (int(s[0]), int(s[1])), (int(s[2]), int(s[3])), (0, 255, 0), 1)
    else:
        cv2.circle(img, (int(s[0]), int(s[1])), 5, (0, 0, 255), -1)
cv2.imshow('image', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

上述代码首先调用`numpy`库的函数`np.genfromtxt()`读取保存在文件中的标注结果。接着，我们使用OpenCV的函数`cv2.rectangle()`和`cv2.circle()`根据保存的结果来绘制形状。最后，我们将绘制后的图像显示在屏幕上。

总结

在本文中，我们介绍了如何使用Python对图像进行形状标注。我们使用OpenCV和Numpy库来处理图像和标注结果，并且使用鼠标来选取形状的坐标。最后，我们将标注结果保存到文件中，并且演示了如何绘制已有标注。