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第一题

创建一个 PyQt 应用程序，该应用程序能够：

1.使用 OpenCV 加载一张图像。

2.在 PyQt 的窗口中显示这张图像。

3.提供四个按钮（QPushButton）：

• 一个用于将图像转换为灰度图
• 一个用于将图像恢复为原始彩色图
• 一个用于将图像进行翻转
• 一个用于将图像进行旋转

4.当用户点击按钮时，相应地更新窗口中显示的图像。

思路分析：

1. 创建 PyQt 应用程序：
   • 使用 QApplication 初始化应用程序。
   • 创建一个主窗口 QMainWindow 或 QWidget。
2. 加载和显示图像：
   • 使用 OpenCV 加载图像。
   • 将 OpenCV 的图像格式转换为 Qt 可以显示的格式（QImage）。
   • 使用 QLabel 显示图像。
3. 创建按钮并添加功能：
   • 使用 QPushButton 创建四个按钮，每个按钮对应一个图像处理操作。
   • 将按钮添加到布局中。
   • 连接按钮的点击信号到相应的槽函数。
4. 图像处理：
   • 编写槽函数来处理按钮点击事件，执行相应的图像处理操作。
   • 更新 QLabel 上显示的图像。
5. 更新显示：
   • 在槽函数中，每次图像处理后，更新 QLabel 的图像显示。

 

涉及到的函数及方法：

 cv2 相关

• cv2.imread(filepath, flags=cv2.IMREAD_COLOR):
  • 功能：读取图像文件。
  • 参数：
    • filepath：图像文件的路径。
    • flags：指定读取图像的方式（例如，彩色图像、灰度图像等）。
  • 返回值：图像数据，通常是一个 NumPy 数组。
• cv2.cvtColor(src, code):
  • 功能：转换图像从一个颜色空间到另一个。
  • 参数：
    • src：源图像。
    • code：转换代码（例如，从 BGR 到 RGB，从 BGR 到灰度等）。
  • 返回值：转换后的图像。
• cv2.flip(src, flipCode):
  • 功能：翻转图像。
  • 参数：
    • src：源图像。
    • flipCode：翻转方式（例如，水平翻转、垂直翻转等）。
  • 返回值：翻转后的图像。

PyQt6 相关

• uic.loadUi(ui_file, baseinstance):
  • 功能：从指定的 UI 文件加载界面，并将其设置到 baseinstance 中。
  • 参数：
    • ui_file：UI 文件的路径。
    • baseinstance：一个 QWidget 或其子类实例，用于加载 UI。
• QImage(data, width, height, bytes_per_line, format):
  • 功能：创建一个 QImage 对象。
  • 参数：
    • data：图像数据的指针。
    • width：图像的宽度。
    • height：图像的高度。
    • bytes_per_line：每行的字节数。
    • format：图像格式。
• QPixmap.fromImage(image):
  • 功能：从 QImage 对象创建一个 QPixmap 对象。
  • 参数：
    • image：QImage 对象。
• QLabel.setPixmap(pixmap):
  • 功能：设置 QLabel 的图像。
  • 参数：
    • pixmap：QPixmap 对象。
• QLabel.setScaledContents(True):
  • 功能：使 QLabel 根据其内容自动调整大小。

 源码如下：

import cv2
from PyQt6 import uic
from PyQt6.QtGui import QImage, QPixmap
from PyQt6.QtWidgets import QApplication, QWidget, QPushButton, QLabel
import sysclass MyWidget(QWidget):def __init__(self):super().__init__()ui = uic.loadUi("form1.ui", self)#图片灰度化self.gray:QPushButton = ui.grayself.gray.clicked.connect(self.gray_slot)#图片恢复原状self.original:QPushButton = ui.originalself.original.clicked.connect(self.original_slot)#图片翻转self.flip:QPushButton = ui.flipself.flip.clicked.connect(self.flip_slot)#图片旋转self.rotate:QPushButton = ui.rotateself.rotate.clicked.connect(self.rotate_slot)self.img:QLabel = ui.imgself.img_data = cv2.imread("flower.png")self.display_image(self.img_data)def gray_slot(self):img_gray = cv2.cvtColor(self.img_data, cv2.COLOR_BGR2GRAY)self.display_image(img_gray)def original_slot(self):self.img_data = cv2.imread("flower.png")self.display_image(self.img_data)def flip_slot(self):self.img_data = cv2.flip(self.img_data, 1)  # 1 为水平翻转self.display_image(self.img_data)def rotate_slot(self):M=cv2.getRotationMatrix2D((self.img_data.shape[1]/2,self.img_data.shape[0]/2),90,1)self.img_data = cv2.warpAffine(self.img_data,M,(self.img_data.shape[1],self.img_data.shape[0]))self.display_image(self.img_data)def display_image(self,img):if len(img.shape) == 2:  # 灰度图没有 color channelsimg_rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_GRAY2RGB)else:img_rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)# 转换为 QPixmaph, w, ch = img_rgb.shapebytes_per_line = ch * wq_image = QImage(img_rgb.data, w, h, bytes_per_line, QImage.Format.Format_RGB888)# 显示图像self.img.setPixmap(QPixmap.fromImage(q_image))self.img.setScaledContents(True)if __name__ == "__main__":app = QApplication(sys.argv)window = MyWidget()window.show()sys.exit(app.exec())

效果展示 

从左到右，从上到下依次为：转灰度图，水平翻转，图像旋转，恢复原状

第二题

创建一个 PyQt 应用程序，该应用程序能够：

1. 使用 OpenCV 加载一张彩色图像，并在 PyQt 的窗口中显示它。
2. 提供一个滑动条（QSlider），允许用户调整图像的亮度。
3. 当用户调整滑动条时，实时更新窗口中显示的图像亮度。
4. 添加另一个滑动条（QSlider），允许用户调整图像的对比度。
5. 当用户调整滚动条时，实时更新窗口中显示的图像对比度。
6. 提供一个按钮（QPushButton），允许用户将图像保存为新的文件。
7. 当用户点击保存按钮时，将调整后的图像保存到指定的路径，OpenCV中使用cv2.imwrite()来保存图片。

思路分析

1. 初始化 PyQt 应用程序和主窗口

• 创建一个 QApplication 实例。
• 创建一个 QWidget 或 QMainWindow 实例作为主窗口。
• 使用 Qt Designer 或手动编写代码来设计界面，包括 QLabel 用于显示图像，QSlider 用于调整亮度和对比度，以及 QPushButton 用于保存图像。

2. 使用 OpenCV 加载图像

• 在应用程序启动时，使用 OpenCV 的 cv2.imread() 函数加载彩色图像。
• 将加载的图像转换为适合 PyQt 显示的格式（例如，从 BGR 转换为 RGB）。

3. 显示图像

• 将加载的图像转换为 QImage，然后设置为 QLabel 的 pixmap。
• 确保 QLabel 的 scaledContents 属性设置为 True，以便图像适应 QLabel 的大小。

4. 创建滑动条（QSlider）

• 为亮度和对比度各创建一个 QSlider 实例。
• 设置滑动条的范围（例如，亮度可以在 -100 到 100 之间调整，对比度可以在 0 到 200 之间调整）。
• 将滑动条的 valueChanged 信号连接到自定义的槽函数，以便在用户调整滑动条时更新图像。

5. 实时更新图像亮度和对比度

• 在槽函数中，根据滑动条的值调整图像的亮度和对比度。
• 使用 NumPy 对图像数据进行算术运算来实现亮度和对比度的调整。
• 更新 QLabel 上显示的图像。

6. 创建保存按钮（QPushButton）

• 创建一个 QPushButton 实例，设置其文本为“保存”。
• 将按钮的 clicked 信号连接到自定义的槽函数，以便在用户点击按钮时保存图像。

7. 保存调整后的图像

• 在保存图像的槽函数中，使用 OpenCV 的 cv2.imwrite() 函数将调整后的图像保存到指定的路径。

 涉及到的函数和方法

cv2（OpenCV库）

• cv2.imread(filepath): 读取图像文件。
• cv2.addWeighted(src1, alpha, src2, beta, gamma): 对两个图像进行加权求和，用于调整亮度。
• cv2.convertScaleAbs(src, alpha=None, beta=None): 按比例缩放图像，然后转换为绝对值，并转换为8位。用于调整对比度。
• cv2.cvtColor(src, code): 转换图像颜色空间，如从BGR转换为RGB。
• cv2.imwrite(filepath, img): 将图像保存到文件。

PyQt6.QtGui 中的类和方法

• QImage(data, width, height, bytes_per_line, format): 创建一个QImage对象，用于图像处理。
• QPixmap.fromImage(image): 将QImage对象转换为QPixmap对象，以便在QLabel等控件中显示。

PyQt6.QtWidgets 中的类和方法

• QApplication(argv): 创建QApplication对象，是PyQt应用程序的基础。
• QWidget(): 创建QWidget对象，是所有用户界面对象的基类。
• QLabel(): 创建QLabel对象，用于显示文本或图像。
• QSlider(): 创建QSlider对象，用于提供滑块输入。
• QPushButton(): 创建QPushButton对象，用于提供按钮点击输入。
• slider.valueChanged.connect(slot): 连接QSlider的值变化信号到槽函数。
• button.clicked.connect(slot): 连接QPushButton的点击信号到槽函数。
• label.setPixmap(pixmap): 在QLabel中设置QPixmap对象以显示图像。
• label.setScaledContents(True): 使QLabel自动缩放其内容以适应其大小。

源码如下
 

import cv2
from PyQt6 import uic
from PyQt6.QtGui import QImage, QPixmap
from PyQt6.QtWidgets import QApplication, QWidget, QPushButton, QLabel, QSlider
import sysclass MyWidget(QWidget):def __init__(self):super().__init__()ui = uic.loadUi("form2.ui", self)self.img: QLabel = ui.img# 图片亮度调整self.gamer: QSlider = ui.gamerself.gamer.setMinimum(-100)  # 设置亮度最小值self.gamer.setMaximum(100)  # 设置亮度最大值self.gamer.setValue(0)  # 设置初始值为 0self.gamer.valueChanged.connect(self.gamer_slot)# 图片对比度调整self.contrast: QSlider = ui.contrast_radioself.contrast.setMinimum(1)  # 设置对比度最小值self.contrast.setMaximum(100)  # 设置对比度最大值self.contrast.setValue(50)  # 设置初始值为 50self.contrast.valueChanged.connect(self.contrast_slot)# 保存图片self.save: QPushButton = ui.saveself.save.clicked.connect(self.save_slot)# 读取图片self.img_data = cv2.imread("flower.png")self.display_image(self.img_data)# 初始亮度和对比度增量self.initial_brightness = 0self.initial_contrast = 1.0def gamer_slot(self):# 计算亮度变化brightness_change = self.gamer.value() - self.initial_brightnessself.initial_brightness = self.gamer.value()# 使用 addWeighted 来调整亮度self.img_data = cv2.addWeighted(self.img_data, 1.0, 0, 0, brightness_change)self.display_image(self.img_data)def contrast_slot(self):# 计算对比度变化contrast_change = self.contrast.value() - self.initial_contrastself.initial_contrast = self.contrast.value()# 根据对比度调整图像alpha = 1 + (contrast_change / 100.0)  # 控制对比度变化的灵敏度self.img_data = cv2.convertScaleAbs(self.img_data, alpha=alpha, beta=0)self.display_image(self.img_data)def save_slot(self):cv2.imwrite("flower2.png", self.img_data)def display_image(self, img):if len(img.shape) == 2:  # 灰度图没有 color channelsimg_rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_GRAY2RGB)else:img_rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)# 转换为 QPixmaph, w, ch = img_rgb.shapebytes_per_line = ch * wq_image = QImage(img_rgb.data, w, h, bytes_per_line, QImage.Format.Format_RGB888)# 显示图像self.img.setPixmap(QPixmap.fromImage(q_image))self.img.setScaledContents(True)if __name__ == "__main__":app = QApplication(sys.argv)myWin = MyWidget()myWin.show()sys.exit(app.exec())

效果展示
 

 

 

 第三题

创建一个 PyQt 应用程序，该应用程序能够：

1.使用 OpenCV 加载一张图像。

2.在 PyQt 的窗口中显示这张图像。

3.提供一个下拉列表（QComboBox），对图像做（模糊、锐化、边缘检测）处理：

• 模糊——使用cv2.GaussianBlur()实现
• 锐化——使用cv2.Laplacian()、cv2.Sobel()实现
• 边缘检测——使用cv2.Canny()实现 

4.当用户点击下拉列表选项时，相应地更新窗口中显示的图像。

5.提供一个按钮，当用户点击按钮时，能保存调整后的图像。

思路分析

1. 初始化应用程序

• 创建一个 QApplication 实例。
• 定义一个主窗口类，继承自 QWidget 或 QMainWindow。

2. 加载图像

• 在主窗口类中，定义一个方法使用 OpenCV 加载图像。
• 将加载的图像保存为类属性，以便后续处理。

3. 显示图像

• 使用 QLabel 显示图像。
• 将 OpenCV 图像转换为 QImage 或 QPixmap，以便在 QLabel 中显示。

4. 创建下拉列表（QComboBox）

• 在主窗口类中，创建一个 QComboBox 实例。
• 向 QComboBox 中添加模糊、锐化、边缘检测等选项。
• 连接 QComboBox 的 currentIndexChanged 信号到一个槽函数，用于处理图像。

5. 处理图像

• 定义一个槽函数，根据 QComboBox 的当前选项对图像进行处理。
• 使用 OpenCV 的 GaussianBlur、Laplacian、Sobel 和 Canny 函数实现模糊、锐化和边缘检测。
• 处理后的图像需要再次转换为 QImage 或 QPixmap，以便更新 QLabel。

6. 保存图像

• 创建一个按钮，并将其连接到一个槽函数，用于保存图像。
• 在槽函数中，使用 OpenCV 的 imwrite 函数将处理后的图像保存到文件。

7. 更新用户界面

• 每次处理图像后，更新 QLabel 以显示新图像。
• 确保用户界面响应用户操作，如选择下拉列表选项和点击按钮。

涉及到的函数及方法

• cv2.imread("flower.png"): 使用OpenCV加载图像文件。
• cv2.GaussianBlur(self.img_data, (5, 5), 0): 使用高斯模糊处理图像。
• cv2.Laplacian(self.img_data, -1): 使用拉普拉斯算子进行锐化（但注意，拉普拉斯算子通常用于边缘检测，并且输出的是灰度图）。
• cv2.Canny(self.img_data, 100, 200): 使用Canny边缘检测算法。
• cv2.cvtColor(...): 用于转换图像的颜色空间。
• QImage(...) 和 QPixmap.fromImage(...): 用于将OpenCV图像转换为PyQt可以显示的格式。

源码如下

import cv2
from PyQt6.QtGui import QImage, QPixmap
from PyQt6.QtWidgets import QApplication, QWidget, QPushButton, QLabel, QComboBox
from PyQt6 import uic
import sysclass MyWidget(QWidget):def __init__(self):super().__init__()ui = uic.loadUi("form3.ui", self)self.img: QLabel = ui.labelself.combox: QComboBox = ui.comboBoxself.save: QPushButton = ui.save# 添加选项到下拉列表self.combox.addItems(["原图", "模糊", "锐化", "边缘检测"])# 加载图像self.img_data = cv2.imread("flower.png")self.modified_img = self.img_data  # 当前显示的图像self.display_image(self.img_data)# 信号与槽连接self.combox.currentIndexChanged.connect(self.combox_slot)self.save.clicked.connect(self.save_image)def combox_slot(self, index):if index == 0:img = self.img_dataelif index == 1:img = cv2.GaussianBlur(self.img_data, (5, 5), 0)elif index == 2:img = cv2.Laplacian(self.img_data, -1)elif index == 3:img = cv2.Canny(self.img_data, 100, 200)self.modified_img = img  # 更新当前显示的图像self.display_image(img)def display_image(self, img):if len(img.shape) == 2:  # 灰度图没有 color channelsimg_rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_GRAY2RGB)else:img_rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)# 转换为 QPixmaph, w, ch = img_rgb.shapebytes_per_line = ch * wq_image = QImage(img_rgb.data, w, h, bytes_per_line, QImage.Format.Format_RGB888)# 显示图像self.img.setPixmap(QPixmap.fromImage(q_image))self.img.setScaledContents(True)def save_image(self):if self.modified_img is not None:cv2.imwrite("output.png", self.modified_img)print("图像已保存为 output.png")if __name__ == "__main__":app = QApplication(sys.argv)window = MyWidget()window.show()sys.exit(app.exec())

效果展示