本教程介绍了如何使用opencv生成一副简笔画视频，包括片头、如何做画等。

1、视频包括：

（1）片头：包括学号姓名，同时会出现"I Love CV"在学号和姓名的中央，而且他们是以动画方式“飞入”视频的，其中姓名从顶部“飞”到屏幕1/3处，学号信息从下“飞”到1/3处，I LOVE CV从左向右飞入。在片头显示完后，会停顿越三秒钟后，片头消失，正片开始。

下图为片头停顿处截图：

 

 

（2）正片：正片主要画了一头可爱的小熊和一头胖胖的小猪以及一个桃心（预示着小熊.....），其中所有的镜头最小单位都是像素，是一个点一个点画计算并画出的，并没有调用内置的画图函数（画点函数除外）以下是最终效果截图：

 

 

 

一、开发环境

1、开发环境：vs2015

2、Opencv库：opencv2.4

3、操作系统：windows10

二、实现方法

我把整个实现分为三步：

初始化、工具函数的编写、画图

下面将分开说明各部分实现步骤：

1、初始化：首先定义两个全局变量ViedoWriter writer和Mat image，并对其初始化，分别在规定路径创建一个空视频（writer）和空矩阵或图片（image）。我的想法是一个点一个点的画图，所以我需要每画一个点或者一个规定步长的点就网writer里写一帧，所以我封装了一个函数putPicture（Mat img）用于将参数传入writer中。在以后的画图工具函数中，我每描出一个点就调用一次putPicture函数。

 

2、对于工具函数的撰写，我主要写了以下几个函数：

（1）drawPoint（Mat img, Point center,Scalar color,int thick）

功能：可以再指定的center上画不同大小的点（大小由thick参数指定）。该函数是画所有图的核心函数

实现：调用opencv的circle函数

（2）drawLine（Mat mat, Point start, Point end,Scalar color,int thick）

功能：通过起始终止点画出一条线段并将每个点以一帧的形式存入视频。

实现：使用DDA算法画直线。

改进：DDA有舍入误差会影响精度，可以使用bersenham算法，但我没有时间了。。。

（3）drawArc(Mat img, Point center, double radius, double start_angle, double end_angle, Scalar color,int thick)

功能：通过给定参数逐点画圆弧并将每个点以一帧的形式存入视频。

实现：用圆的参数方程逐点描出

改进：可使用bersenham算法，但我个人觉得针对此问题没必要，增加很多算法上的负担。因为此问题不太要求精度。

（4）drawEarc（Mat img, Point center, double radius, double start_angle, double end_angle, float a,float b,Scalar color,int thick,bool is_x）

功能：通过给定参数画椭圆弧并将每个点以一帧的形式存入视频，其中通过is_x变量可以指定焦点位置，同时thick可以指定宽度，color指定颜色

实现：同样使用参数方程

（5）drawStar（Mat img,Point center,int a,Scalar color,int thick）

功能：通过给定参数画心形并将每个点以一帧的形式存入视频，其中a可指定心形的大小。

实现：

arc.x = center.x + a*i*sin(PI*sin(i) / i);

arc.y = center.y + a*abs(i)*cos(PI*sin(i) / i);

并没有使用经典的笛卡尔心形公式，而是使用的这个形状更好看的参数方程。

（6）drawBackground（bool flag）

功能：画一个白色的大矩形覆盖整个屏幕，起到画背景和清屏的作用

 

3、有了以上制作视频思路和工具最后的画图部分考验的更多的是时间，我主要分了三部分来画

（1）drawBear（）

功能：顾名思义画熊。对于这个萌萌哒的小熊：

 

 

他的身子是椭圆的一部分弧,耳朵是圆的一部分，鼻子是一个小椭圆但是我增加了线的厚度。

改进：需要改进的部分太多了，由于我是“凭空”使用我的工具画的，并没有使用ps等工具具体的挖出精确的点来画，所以导致很多部分无法完成。这也导致只熊的身子和腿很丑。

（2）drawRh（）

功能：画猪

 

 

这个猪的构造很简单，我没有选择有复杂曲线的猪，选择了这个可以由圆构成的猪。

改进：可以使用参数曲线算法来丰富他的身体。

（3）drawText()

功能：制作片头

实现方法：使用内置的puttext函数，加上清屏函数组合来完成文字的滑动，即每移动一次字幕调用清屏函数，最后使用临时变量保存的算法使三行字幕停顿几秒钟。

三、心得体会与优缺点：

缺点与不足：

1、没有对于中文的处理，本来学号和姓名我很想使用中文的，但是opencv不支持，后来又使用freetype包却出现很多编译错误，没办法由于时间紧迫没有实现

2、画图工具封装的太少，只做了几个最基本的函数，对于高级的函数如参数曲线等由于能力问题并没有用到

3、没有对颜色的处理

下面附上源代码：

 

#include 
     
        #include
      
         #include
       
          #include
        
         #include"base.h"using namespace std;using namespace cv;#define NUM_FRAME 300  #define SIZE 5  #define W 1080#define H 720#define PI 3.1415926char path[100];//输入文件路径  VideoWriter writer;Mat image,temp;Point s, e;void convert(Point &a){    a.x = a.x + W / 2;    a.y = -a.y + H / 2;}void rconvert(Point &a){    a.x = a.x - W / 2;    a.y = -a.y + H / 2;}void init(){    //image= Mat::zeros(W, W, CV_8UC3);//创建一张空图像    image = Mat(H, W, CV_8UC3);    temp = Mat(H, W, CV_8UC3);    strcpy(path, "G:\\image\\viedo.avi");    writer = VideoWriter(path, CV_FOURCC('X', 'V', 'I', 'D'), 30, Size(W, H));}void putPicture(Mat img){    writer.write(Mat(img));}void delay(int k){    for (int i = 0; i <= k; i++)    {        putPicture(image);    }}void play(){    VideoCapture capture(path);    if (!capture.isOpened())        cout << "fail to open!" << endl;    ////获取整个帧数    //long totalFrameNumber = capture.get(CV_CAP_PROP_FRAME_COUNT);    //cout << "整个视频共" << totalFrameNumber << "帧" << endl;    //设置开始帧()    long frameToStart = 0;    capture.set(CV_CAP_PROP_POS_FRAMES, frameToStart);    cout << "从第" << frameToStart << "帧开始读" << endl;    //获取帧率    double rate = capture.get(CV_CAP_PROP_FPS);    cout << "帧率为:" << rate << endl;    //承载每一帧的图像    Mat frame;    //显示每一帧的窗口    namedWindow("Viedo");    //两帧间的间隔时间:    int delay = 1000 / rate;    long currentFrame = frameToStart;    while (1)    {        //读取下一帧        if (!capture.read(frame))        {            break;            return;        }        //这里加滤波程序        imshow("Extracted frame", frame);        int c = waitKey(delay);        //按下按键后会停留在当前帧，等待下一次按键        if (c >= 0)        {            waitKey(0);        }        currentFrame++;    }    //关闭视频文件    capture.release();}void drawLine(Mat mat, Point start, Point end,Scalar color,int thick){    //printf("start Point: x=%d y=%d\n", start.x, start.y);    convert(start);    convert(end);    int x1, y1,step;    Point center=start;    x1 = start.x;    y1 = start.y;    double footx,footy;    int dx = end.x - start.x;    int dy = end.y - start.y;    drawPoint(mat, center, color,thick);    putPicture(mat);    if (abs(dx) > abs(dy))    {        step = abs(dx);    }    else     {        step = abs(dy);    }    footx = (double)dx / step;    footy = (double)dy / step;    //printf("footy = %f\n", footy);    for (int i = 0; i
         
           0) {            x1 += int(footx + 0.5);        }        if (footx < 0)        {            x1 += int(footx - 0.5);        }        if (footy > 0)        {            y1 += int(footy + 0.5);        }        if (footy < 0)        {            y1 += int(footy - 0.5);        }        center.x = x1;        center.y = y1;        drawPoint(mat, center, color,thick);        //printf("x=%d y=%d\n", center.x, center.y);        putPicture(mat);    }    rconvert(center);    //printf("end Point: x=%d y=%d\n", center.x, center.y);    //printf("\n");}void drawLine2(Mat mat, Point start, Point end, Scalar color,int thick){    convert(start);    convert(end);    int x1, y1, step;    double k;    Point center = start;    x1 = start.x;    y1 = start.y;    int dx = end.x - start.x;    int dy = end.y - start.y;    if (dx != 0)    {        k = dy / dx;    }    else        k = 0;    double d = k - 0.5;    drawPoint(mat, center, color,thick);    printf("start Point: x=%d y=%d\n", center.x, center.y);    putPicture(mat);    while(x1!=end.x)    {        x1++;        if (d >= 0)        {            y1++;            d = d + k - 1;        }        else        {            d = d + k;        }        center.x = x1;        center.y = y1;        drawPoint(mat, center, color,thick);        //printf("x=%d y=%d\n", center.x, center.y);        putPicture(mat);    }    printf("end Point: x=%d y=%d\n", center.x, center.y);}void drawBackground(bool flag){    rectangle(image,        Point(0, 0),        Point(W, W),        Scalar(255, 255, 255),        -1,        8);    if (flag == true)    {        putPicture(image);    }    rectangle(image,        Point(0, 550),        Point(W, W),        Scalar(0, 255, 0),        -1,        8);}void drawText(){    int i = 0;    int count = 30;    String name = "name    :   Sunke";    String number = "Student ID: 317040001";    String other = "I Love CV";    while(1)    {        i++;        putText(image, number, Point(W / 3,H-i*(H/3)/count), CV_FONT_HERSHEY_COMPLEX, 1, Scalar(255, 0, 0));        putText(image, name, Point(W/3, 0 + i*(H / 3) / count), CV_FONT_HERSHEY_COMPLEX, 1, Scalar(0, 0, 255));        putPicture(image);        if (i == count)        {            image.copyTo(temp);            for (int j = 0; j <= count; j++)            {                temp.copyTo(image);                putText(image, other, Point(75+j*(W/3)/count, H/2), CV_FONT_HERSHEY_TRIPLEX, 1.5, Scalar(0, 255, 0));                putPicture(image);                if (j == count)//片头延时                {                    delay(200);                }                drawBackground(false);            }            break;        }        else        {            drawBackground(false);//只是重置image变量，并不画这样避免了闪屏        }    }    putPicture(image);}void drawArc(Mat img, Point center, double radius, double start_angle, double end_angle, Scalar color,int thick){    convert(center);    Point arc;    double foot = 0.02;    for (double r = start_angle; r <= end_angle; r = r + foot)    {        arc.x = center.x + radius*cos(r);        arc.y = center.y + radius*sin(r);        if (r == start_angle)        {            s = arc;        }        if (r == end_angle)        {            s = arc;        }        drawPoint(img, arc, color,thick);        putPicture(image);    }}void drawEarc(Mat img, Point center, double radius, double start_angle, double end_angle, float a,float b,Scalar color,int thick,bool is_x){    convert(center);    Point arc;    double foot=0.02;    for (double r = start_angle; r <= end_angle; r = r + foot)    {        if (is_x)        {            arc.x = center.x + a*cos(r);            arc.y = center.y + b*sin(r);        }        else        {            arc.x = center.x + b*cos(r);            arc.y = center.y + a*sin(r);        }                if (r == start_angle)        {            s = arc;        }        if (r == end_angle)        {            s = arc;        }        drawPoint(img, arc, color,thick);        putPicture(image);    }}void drawBear(){    Point left_eye(190, 160);    Point right_eye(230, 160);    convert(left_eye);    convert(right_eye);    drawLine(image, Point(150, 100), Point(150, 180), Scalar(0, 0, 0),1);    //drawLine(image, Point(150, 220), Point(190, 200), Scalar(0, 0, 0),1);    drawArc(image, Point(165, 180), 15, PI,2*PI,Scalar(0, 0, 0), 1);    drawEarc(image, Point(210, 180), 50, PI, 2 * PI, 30, 8, Scalar(0, 0, 0),1,true);    drawArc(image, Point(255, 180), 15, PI, 2 * PI, Scalar(0, 0, 0), 1);    //drawLine(image, Point(230, 180), Point(270, 220), Scalar(0, 0, 0),1);    drawLine(image, Point(270, 180), Point(270, 100), Scalar(0, 0, 0),1);    //脸    drawPoint(image, left_eye, Scalar(0, 0, 0),5);    drawPoint(image, right_eye, Scalar(0, 0, 0),5);    putPicture(image);    drawEarc(image, Point(210, 140), 50, 0, 2 * PI, 6, 3, Scalar(0, 0, 0),5,true);    drawLine(image, Point(210, 143), Point(210, 125), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(210, 125), Point(200, 115), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(210, 125), Point(220, 115), Scalar(0, 0, 0), 1);    //手    drawLine(image, Point(150, 100), Point(90, 0), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(270, 100), Point(330, 0), Scalar(0, 0, 0), 1);      //左    drawLine(image, Point(50, 0), Point(70, -20), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(70, -20), Point(150, 40), Scalar(0, 0, 0), 1);      //右    drawLine(image, Point(370, 0), Point(350, -20), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(350, -20), Point(270, 40), Scalar(0, 0, 0), 1);    //身体    //左    drawEarc(image, Point(155, -40), 50, -1.5*PI, -0.5*PI, 100, 30, Scalar(0, 0, 0), 1,false);    drawLine(image, Point(155, -140), Point(190, -140), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(190, -140), Point(190, -90), Scalar(0, 0, 0), 1);    //右    drawEarc(image, Point(265, -40), 50, -0.5*PI, 0.5*PI, 100, 30, Scalar(0, 0, 0), 1, false);    drawLine(image, Point(270, -140), Point(240, -140), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(240, -140), Point(240, -90), Scalar(0, 0, 0), 1);    //drawLine(image, Point(190, -90), Point(240, -90), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawEarc(image, Point(215, -90), 50, PI, 2 * PI, 25, 8, Scalar(0, 0, 0), 1, true);}void drawStar(Mat img,Point center,int a,Scalar color,int thick){    convert(center);    Point arc;    double foot=2*PI/360;    for (double i = -PI; i <= PI; i=i+foot)    {        /*arc.x = center.x + a*(2 * cos(i) - cos(2 * i));        arc.y = center.y + a*(2 * sin(i) - sin(2 * i));*/        arc.x = center.x + a*i*sin(PI*sin(i) / i);        arc.y = center.y + a*abs(i)*cos(PI*sin(i) / i);        drawPoint(img, arc, color, thick);        putPicture(image);    }}void drawRh(){    Point left_eye(-240, 160);    Point right_eye(-180, 160);    Point left_nose(-240,85);    Point right_nose(-180,85);    convert(left_eye);    convert(right_eye);    convert(left_nose);    convert(right_nose);    drawArc(image, Point(-210, 130), 100, 0, 2 * PI, Scalar(0, 0, 0), 1);    //眼眶    drawArc(image, Point(-170, 170), 20, 0, 2 * PI, Scalar(0, 0, 0), 1);    drawArc(image, Point(-250, 170), 20, 0, 2 * PI, Scalar(0, 0, 0), 1);    //眼球    drawPoint(image, left_eye, Scalar(0, 0, 0), 6);    putPicture(image);    drawPoint(image, right_eye, Scalar(0, 0, 0), 6);    putPicture(image);    //鼻子    drawEarc(image, Point(-210, 85), 50, 0, 2 * PI, 60, 30, Scalar(0, 0, 0), 1, true);    //鼻孔    drawPoint(image, left_nose, Scalar(0, 0, 0), 9);    putPicture(image);    drawPoint(image, right_nose, Scalar(0, 0, 0), 9);    putPicture(image);    //左耳朵    drawLine(image, Point(-280, 207), Point(-280, 240), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(-280, 240), Point(-260, 220), Scalar(0, 0, 0), 1);    //右耳朵    drawLine(image, Point(-140, 207), Point(-140, 240), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(-140, 240), Point(-160, 220), Scalar(0, 0, 0), 1);    //身子    drawEarc(image, Point(-210, 95), 170, 0, 2*PI, 185,160,Scalar(0, 0, 0), 2,true);    //脚    drawArc(image, Point(-290, -80), 30, PI, 2 * PI, Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(-320, -80), Point(-260, -80), Scalar(0, 0, 0), 1);    drawArc(image, Point(-130, -80), 30, PI, 2 * PI, Scalar(0, 0, 0), 1);    drawLine(image, Point(-160, -80), Point(-100, -80), Scalar(0, 0, 0), 1);}int main(){    printf("正在生成视频，请稍后");    init();    drawBackground(true);    drawText();    drawBear();    drawRh();    drawStar(image, Point(0, 300), 40, Scalar(255, 255, 0), 2);    drawStar(image, Point(300, 300), 50, Scalar(255, 0, 255), 2);    drawStar(image, Point(0, 0), 35, Scalar(255, 0, 0), 2);    drawStar(image, Point(-350, 250), 35, Scalar(255, 0, 255), 2);    imshow("pig", image);    play();    waitKey();    return 0;}
         
        
       
      
     

 

base.cpp

#include"base.h"#include
     
      void MyLine(Mat img, Point start, Point end){    int thickness = 2;    int lineType = 8;    line(img,        start,        end,        Scalar(255, 255, 255),        thickness,        lineType);}void drawPoint(Mat img, Point center,Scalar color,int thick){    circle(img,        center,        thick,        color,        -1);}void drawEye(Mat img, Point center, Scalar color){    circle(img,        center,        5,        color,        -1);}