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私的AI研究会 > PythonMyLib

Python 汎用ライブラリ作成 †

　このページは新規に継続ページを作成 →「Python 私的汎用ライブラリ」
　
　適宜役に立ちそうなプログラムをライブラリ化していくことにする。

作成モジュールの配置 †

• 「~/workspace/lib」ディレクトリに配置する。
  
• 「~/.bashrc」ファイルの最後に以下を追記する。
  

  export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:$HOME/workspace/lib

表示関連 †

テキスト表示のための色配色テーブル「color_table80.py」 †

• 使い方（サンプル表示）

  $ cd ~/workspace/lib
  $ python3 color_table80.py

• モジュール・ソースコード
  
  ▼「color_table80.py」
  ▲「color_table80.py」

  # -*- coding: utf-8 -*-
  ##------------------------------------------
  ##   Color table 80
  ##      テキスト配色テーブル
  ##               2021.09.20 Masahiro Izutsu
  ##------------------------------------------
  ## color_table80.py
  
  # import処理
  import sys
  import cv2
  import numpy as np
  
  CR_white   = (255,255,255)
  CR_black   = (  0,  0,  0)
  CR_yellow  = (255,255,  0)
  CR_fuchsia = (255,  0,255)
  CR_lime    = (  0,255,  0)
  CR_red     = (255,  0,  0)
  CR_aquq    = (  0,255,255)
  CR_silber  = (192,192,192)
  CR_gray    = (128,128,128)
  
  CR_green   = (  0, 80,  0)
  CR_teal    = (128,128,  0)
  CR_maroon  = (128,  0,  0)
  CR_purple  = (128,  0,128)
  CR_tomato  = (255, 99, 71)
  CR_blue    = (  0,  0,255)
  CR_navy    = (  0,  0,128)
  CR_olive   = (128,128,  0)
  
  # ** Text Color White Group **
  # CR_green (6)
  CR00 = (  0,102,102)
  CR01 = (  0,102, 51)
  CR02 = (  0,102,  0)
  CR03 = ( 51,102,102)
  CR04 = ( 51,102, 51)
  CR05 = ( 51,102,  0)
  # CR_teal (6)
  CR06 =(  0,102,255)
  CR07 = (  0,102,204)
  CR08 = (  0,102,153)
  CR09 = ( 51, 51,255)
  CR10 = ( 51, 51,204)
  CR11 = ( 51, 51,153)
  # CR_maroon (6)
  CR12 = (102,102,102)
  CR13 = (102,102, 51)
  CR14 = (102,102,  0)
  CR15 = (153,102,102)
  CR16 = (153,102, 51)
  CR17 = (153,102,  0)
  # CR_purple (17)
  CR18 = (102,102,255)
  CR19 = (102,102,204)
  CR20 = (102,102,153)
  CR21 = (153,102,255)
  CR22 = (153,102,204)
  CR23 = (153,102,153)
  CR24 = (204,102,204)
  CR25 = (204,102,153)
  CR26 = (204, 51,255)
  CR27 = (204, 51,204)
  CR28 = (204, 51,153)
  CR29 = (153,  0,255)
  CR30 = (153,  0,204)
  CR31 = (153,  0,153)
  CR32 = (204,  0,255)
  CR33 = (204,  0,204)
  CR34 = (204,  0,153)
  # CR_tomato (9)
  CR35 = (204,102,102)
  CR36 = (204,102, 51)
  CR37 = (204,102,  0)
  CR38 = (204, 51,102)
  CR39 = (204, 51, 51)
  CR40 = (204, 51,  0)
  CR41 = (204,  0,102)
  CR42 = (204,  0, 51)
  CR43 = (204,  0,  0)
  # CR_blue (12)
  CR44 = (  0, 51,255)
  CR45 = (  0, 51,204)
  CR46 = (  0, 51,153)
  CR47 = ( 51, 51,255)
  CR48 = ( 51, 51,204)
  CR49 = ( 51, 51,153)
  CR50 = (  0,  0,255)
  CR51 = (  0,  0,204)
  CR52 = (  0,  0,153)
  CR53 = ( 51,  0,255)
  CR54 = ( 51,  0,204)
  CR55 = ( 51, 51,153)
  # CR_navy (12)
  CR56 = ( 51,  0,102)
  CR57 = ( 51,  0, 51)
  CR58 = ( 51,  0,  0)
  CR59 = (102,  0,102)
  CR60 = (102,  0, 51)
  CR61 = (102,  0,  0)
  CR62 = (102,  0,255)
  CR63 = (102,  0,204)
  CR64 = (102,  0,153)
  CR65 = (102, 51,255)
  CR66 = (102, 51,204)
  CR67 = (102, 51,153)
  # CR_olive (12)
  CR68 = (153,153, 51)
  CR69 = (153,153,  0)
  CR70 = (153,153,102)
  CR71 = (204,153,102)
  CR72 = (204,153, 51)
  CR73 = (204,153,  0)
  CR74 = (255,102,102)
  CR75 = (255,102, 51)
  CR76 = (255,102,  0)
  CR77 = (204,204,102)
  CR78 = (204,204, 51)
  CR79 = (204,204,  0)
  
  # 80 Back color table for white text
  #           [Back color, Border color]
  TEXT_COLOR_SET80 = [[CR00, CR_green],       #  0
                      [CR06, CR_teal],        #  1
                      [CR12, CR_maroon],      #  2
                      [CR18, CR_purple],      #  3
                      [CR35, CR_tomato],      #  4
                      [CR44, CR_blue],        #  5
                      [CR56, CR_navy],        #  6
                      [CR68, CR_olive],       #  7
                      [CR01, CR_green],       #  8
                      [CR07, CR_teal],        #  9
                      [CR13, CR_maroon],      # 10
                      [CR19, CR_purple],      # 11
                      [CR36, CR_tomato],      # 12
                      [CR45, CR_blue],        # 13
                      [CR57, CR_navy],        # 14
                      [CR69, CR_olive],       # 15
                      [CR02, CR_green],       # 16
                      [CR08, CR_teal],        # 17
                      [CR14, CR_maroon],      # 18
                      [CR20, CR_purple],      # 19
                      [CR37, CR_tomato],      # 20
                      [CR46, CR_blue],        # 21
                      [CR58, CR_navy],        # 22
                      [CR70, CR_olive],       # 23
                      [CR03, CR_green],       # 24
                      [CR09, CR_teal],        # 25
                      [CR15, CR_maroon],      # 26
                      [CR21, CR_purple],      # 27
                      [CR38, CR_tomato],      # 28
                      [CR47, CR_blue],        # 29
                      [CR59, CR_navy],        # 30
                      [CR71, CR_olive],       # 31
                      [CR04, CR_green],       # 32
                      [CR10, CR_teal],        # 33
                      [CR16, CR_maroon],      # 34
                      [CR22, CR_purple],      # 35
                      [CR39, CR_tomato],      # 36
                      [CR48, CR_blue],        # 37
                      [CR60, CR_navy],        # 38
                      [CR72, CR_olive],       # 39
                      [CR05, CR_green],       # 40
                      [CR11, CR_teal],        # 41
                      [CR17, CR_maroon],      # 42
                      [CR23, CR_purple],      # 43
                      [CR40, CR_tomato],      # 44
                      [CR49, CR_blue],        # 45
                      [CR61, CR_navy],        # 46
                      [CR73, CR_olive],       # 47
                      [CR24, CR_purple],      # 48
                      [CR41, CR_tomato],      # 49
                      [CR50, CR_blue],        # 50
                      [CR62, CR_navy],        # 51
                      [CR74, CR_olive],       # 52
                      [CR25, CR_purple],      # 53
                      [CR42, CR_tomato],      # 54
                      [CR51, CR_blue],        # 55
                      [CR63, CR_navy],        # 56
                      [CR75, CR_olive],       # 57
                      [CR26, CR_purple],      # 58
                      [CR43, CR_tomato],      # 59
                      [CR52, CR_blue],        # 60
                      [CR64, CR_navy],        # 61
                      [CR76, CR_olive],       # 62
                      [CR27, CR_purple],      # 63
                      [CR53, CR_blue],        # 64
                      [CR65, CR_navy],        # 65
                      [CR77, CR_olive],       # 66
                      [CR28, CR_purple],      # 67
                      [CR54, CR_blue],        # 68
                      [CR66, CR_navy],        # 69
                      [CR78, CR_olive],       # 70
                      [CR29, CR_purple],      # 71
                      [CR55, CR_blue],        # 72
                      [CR67, CR_navy],        # 73
                      [CR79, CR_olive],       # 74
                      [CR30, CR_purple],      # 75
                      [CR31, CR_purple],      # 76
                      [CR32, CR_purple],      # 77
                      [CR33, CR_purple],      # 78
                      [CR34, CR_purple]]      # 79
  
  def get_back_rgb80(index):
      return TEXT_COLOR_SET80[index][0]
  
  def get_boder_rgb80(index):
      return TEXT_COLOR_SET80[index][1]
  
  def get_back_bgr80(index):
      color = TEXT_COLOR_SET80[index][0]
      return (color[2], color[1], color[0])
  
  def get_boder_bgr80(index):
      color = TEXT_COLOR_SET80[index][1]
      return (color[2], color[1], color[0])
  
  # ** main関数 **
  def main():
      win_w = 640
      win_h = 480
      size = np.array([win_h, win_w, 3])          # 縦×横 3チャンネル
      # 白ベースの画像を生成
      image = np.full(size, (255, 255, 255), dtype=np.uint8)
      
      # 1ピースのサイズ
      w = win_w / 10
      h = win_h / 8
      title = 'ABC'
      
      for hn in range(8):
          for wn in range(10):
              color_id = hn * 10 + wn
              bk_color = get_back_bgr80(color_id)
              bd_color = get_boder_bgr80(color_id)
              pos1 = (int(wn*w+2), int(hn*h+2))
              pos2 = (int(wn*w+w-1-4), int(hn*h+h-1-4))
              pos3 = (int(wn*w+8), int(hn*h+h-12))
              pos4 = (int(wn*w+8), int(hn*h+h-46))
              indx = format(color_id, '02')
              # 塗りつぶし
              cv2.rectangle(image, pos1, pos2, bk_color, -1)
              # 枠線
              cv2.rectangle(image, pos1, pos2, bd_color, 2)
              # 文字
              cv2.putText(image, title, pos3, cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEX, fontScale=0.8, color=CR_white, lineType=cv2.LINE_AA)
              cv2.putText(image, indx, pos4, cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEX, fontScale=0.4, color=CR_white, lineType=cv2.LINE_AA)
  
      window_name = "Color Table80 Test  (hit 'q' or 'esc' key to exit)"
      cv2.imshow(window_name, image)
      while(True):
          key = cv2.waitKey(1)
          prop_val = cv2.getWindowProperty(window_name, cv2.WND_PROP_ASPECT_RATIO)
          if cv2.getWindowProperty(window_name, cv2.WND_PROP_VISIBLE) < 1:        
              sys.exit(0)
          if key == 27 or key == 113 or (prop_val < 0.0):     # 'esc' or 'q'
              break
  
      cv2.destroyAllWindows()
  
  if __name__ == "__main__":
      sys.exit(main())

• 参考サイト
  
  • WEBカラー見本一覧（基本色、セーフカラー）
    
  • カラーコード一覧表
    
  • matplotlib で指定可能な色の名前と一覧
    

日本語を描画する「myfunction.py」 †

• 使い方
• 使い方（サンプル表示）

  $ cd ~/workspace/lib
  $ python3 myfunction.py

• モジュール・ソースコード
  
  ▼「myfunction.py」
  ▲「myfunction.py」

  # -*- coding: utf-8 -*-
  
  import numpy as np
  import cv2
  from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
  
  def cv2_putText(img, text, org, fontFace, fontScale, color, mode=0):
  # OpenCVで日本語フォントを描写する　を関数化する　を汎用的にする
  # https://qiita.com/mo256man/items/b6e17b5a66d1ea13b5e3
  #
  # cv2.putText()にないオリジナル引数「mode」　orgで指定した座標の基準
  # 0（デフォ）＝cv2.putText()と同じく左下　1＝左上　2＝中央
  
      # テキスト描写域を取得
      fontPIL = ImageFont.truetype(font = fontFace, size = fontScale)
      dummy_draw = ImageDraw.Draw(Image.new("RGB", (0,0)))
      text_w, text_h = dummy_draw.textsize(text, font=fontPIL)
      text_b = int(0.1 * text_h) # バグにより下にはみ出る分の対策
  
      # テキスト描写域の左上座標を取得（元画像の左上を原点とする）
      x, y = org
      offset_x = [0, 0, text_w//2]
      offset_y = [text_h, 0, (text_h+text_b)//2]
      x0 = x - offset_x[mode]
      y0 = y - offset_y[mode]
      img_h, img_w = img.shape[:2]
  
      # 画面外なら何もしない
      if not ((-text_w < x0 < img_w) and (-text_b-text_h < y0 < img_h)) :
          print ("out of bounds")
          return img
  
      # テキスト描写域の中で元画像がある領域の左上と右下（元画像の左上を原点とする）
      x1, y1 = max(x0, 0), max(y0, 0)
      x2, y2 = min(x0+text_w, img_w), min(y0+text_h+text_b, img_h)
  
      # テキスト描写域と同サイズの黒画像を作り、それの全部もしくは一部に元画像を貼る
      text_area = np.full((text_h+text_b,text_w,3), (0,0,0), dtype=np.uint8)
      text_area[y1-y0:y2-y0, x1-x0:x2-x0] = img[y1:y2, x1:x2]
  
      # それをPIL化し、フォントを指定してテキストを描写する（色変換なし）
      imgPIL = Image.fromarray(text_area)
      draw = ImageDraw.Draw(imgPIL)
      draw.text(xy = (0, 0), text = text, fill = color, font = fontPIL)
  
      # PIL画像をOpenCV画像に戻す（色変換なし）
      text_area = np.array(imgPIL, dtype = np.uint8)
  
      # 元画像の該当エリアを、文字が描写されたものに更新する
      img[y1:y2, x1:x2] = text_area[y1-y0:y2-y0, x1-x0:x2-x0]
  
      return img
  
  def main():
      img = np.full((200,400,3), (160,160,160), dtype=np.uint8)
      imgH, imgW = img.shape[:2]
  
      fontPIL = "NotoSerifCJK-Bold.ttc" # フォント指定
      size = 30
      text = "日本語も\n可能なり"
      color = (255,0,0)
  
      positions = [(-imgW,-imgH),                 # これは画像外にあり描写されない
                   (0,0), (0,imgH//2), (0,imgH),
                   (imgW//2,0), (imgW//2,imgH//2), (imgW//2,imgH),
                   (imgW,0), (imgW,imgH//2), (imgW,imgH)]
  
      for pos in positions:
          img = cv2.circle(img, pos, 60, (0,0,255), 3)
          img = cv2_putText(img = img,
                              text = text,
                              org = pos,          # 円の中心と同じ座標を指定した
                              fontFace = fontPIL,
                              fontScale = size,
                              color = color,
                              mode = 2)           # 今指定した座標は文字描写域の中心だぞ
  
      cv2.imshow("", img)
      cv2.waitKey(0)
      cv2.destroyAllWindows()
  
  if __name__ == "__main__":
      main()

• 参考サイト
  
  • OpenCVで日本語フォントを描写する　を関数化する　を汎用的にする
    
  • 画像にテキストを書き込む方法
    

操作関連 †

FPS を計測する「mylib.py」 †

• 使い方
  

  $ cd ~/workspace/lib
  $ python3 mylib.py

  import cv2
  import mylib
  
  cap = cv2.VideoCapture(0)
  fpsWithTick = mylib.fpsWithTick()  # 初期化
  
  while True:
      ret, src = cap.read()
      cv2.imshow('frame',src)
      fps = fpsWithTick.get()        # FPSを計算する
      count = fpsWithTick.get_count()
      if (count != 0):
          print(fps)
      k = cv2.waitKey(30) & 0xff
  
      if k == 27:  # ESC key
          break
  cap.release()
  cv2.destroyAllWindows()
  
  print('FPS average: {:.2f}'.format(fpsWithTick.get_average()))

• モジュール・ソースコード
  
  ▼「mylib.py」
  ▲「mylib.py」

  # -*- coding: utf-8 -*-
  ##------------------------------------------
  ##   FPS calculation with OpenCV
  ##
  ##               2021.06.22 Masahiro Izutsu
  ##------------------------------------------
  ## mylib.py
  
  import cv2
  
  class fpsWithTick(object):
      def __init__(self):
          self._count     = 0
          self._oldCount  = 0
          self._freq      = 1000 / cv2.getTickFrequency()
          self._fps_total = 0
          self._startTime = cv2.getTickCount()
  
      def get(self):
          nowTime         = cv2.getTickCount()
          diffTime        = (nowTime - self._startTime) * self._freq
          self._startTime = nowTime
          fps             = (self._count - self._oldCount) / (diffTime / 1000.0)
          self._fps_total += fps
          self._oldCount  = self._count
          self._count     += 1
          fpsRounded      = round(fps, 1)
          return fpsRounded
  
      def get_average(self):
          if (self._oldCount == 0):
              averageRounded  = -1
          else:
              average         = self._fps_total / self._oldCount
              averageRounded  = round(average, 1)
          return averageRounded
  
      def get_count(self):
          return self._oldCount
  
  # テストルーチン (カメラ入力表示)
  if __name__ == "__main__":
      cap = cv2.VideoCapture(0)
      fpsWithTick = fpsWithTick()             # 初期化
  
      while True:
          ret, src = cap.read()
          cv2.imshow('frame',src)
          fps = fpsWithTick.get()             # FPSを計算する
          count = fpsWithTick.get_count()
          if (count != 0):
              print(fps)
          k = cv2.waitKey(30) & 0xff
  
          if k == 27:  # ESC key
              break
      cap.release()
      cv2.destroyAllWindows()
  
      print('FPS average: {:.2f}'.format(fpsWithTick.get_average()))

• 参考サイト
  
  • OpenCVのCPU Tick数を使ってFPSを計算するクラス
    
  • 【Python】timeで経過時間を測定する(perf_counter)
    

GUI関連 †

OpenCV ウインドウのクローズボタンで終了する「mylib_gui.py」 †

• 注意点
  バックエンドに Qtモジュールがない場合は OpenCVからウインドウの状態取得ができないようなのでこの手法は動作しない。
  OpenVINO でインストールされた OpenCV環境などは別の手法が必要。
  

• 使い方
  

  $ cd ~/workspace/lib
  $ python3 mylib_gui.py

  import mylib_win
      :
      while True:
          cv2.imshow(winname, img)
          key = cv2.waitKey(10)
  
          if key == 27:
              break
  
          if not _is_visible(winname):
              break
  
      cv2.destroyWindow(winname)
      :

• モジュール・ソースコード
  
  ▼「mylib_gui.py」
  ▲「mylib_gui.py」

  # -*- coding: utf-8 -*-
  ##------------------------------------------
  ##   My Library win-gui with OpenCV
  ##
  ##               2021.12.18 Masahiro Izutsu
  ##------------------------------------------
  ## mylib_gui.py
  
  import cv2
  
  ## ウインドウの状態を調べる (Close 押し下げを感知する)
  ## https://louis-needless.hatenablog.com/entry/how_to_close_opencv_window_by_mouse
  
  BackendError = type('BackendError', (Exception,), {})
  def _is_visible(winname):
      try:
          ret = cv2.getWindowProperty(winname, cv2.WND_PROP_VISIBLE)
          if ret == -1:
              # Qtモジュールが存在しない場合は常にウインドウ有効状態とする
              #raise BackendError('Use Qt as backend to check whether window is visible or not.')
              return True
          return bool(ret)
  
      except cv2.error:
          return False
  
  ## _is_visible() チェックプログラム 
  def main():
      img = cv2.imread("color_circle.png")
      winname = 'Close Test'
  
      while True:
          cv2.imshow(winname, img)
          key = cv2.waitKey(10)
  
          if key == 27:
              break
  
          if not _is_visible(winname):
              break
  
      cv2.destroyWindow(winname)
   
  if __name__ == '__main__':
      main()

• 参考サイト
  
  • OpenCVでイメージウィンドウを閉じられるようにする
    
  • opencv-pythonでimshowで開いたWindowをcloseボタンで閉じたことを検出する実装例
    

更新履歴 †

• 2021/06/23 初版
  
• 2021/08/16 モジュールの配置追加
  
• 2021/09/20 テキスト表示のための色配色テーブル
  
• 2021/12/19 ウインドウの閉じるボタンを感知
  
• 2022/07/04 新規に継続ページを作成「Python 私的汎用ライブラリ」
  

参考資料 †

• Python の基本
  
  • Python, formatで書式変換（0埋め、指数表記、16進数など）
    

• OpenCV の使い方
  
  • 【OpenCV】cv2.putText関数の使い方【文字を描画する】
    
  • 【OpenCV】cv2.rectangle関数の使い方【長方形を描画する】