OpenCV-Python图形图像处理：制作雪花飘落特效_小言_互联网的博客

OpenCV-Python图形图像处理：制作雪花飘落特效

2021-04-07 14:56 286人阅读评论(0)

☞ ░ 老猿Python博文目录：https://blog.csdn.net/LaoYuanPython ░

一、引言

前几天有博友咨询，能否在视频中实现雪花飘落的效果，答案是肯定的。老猿前天简单构思了一下，利用周末时间，使用OpenCV-Python通过图像循环显示方式，实现了给图片显示增加动态雪花飘落的效果，经过不停优化，效果还是不错的，花了半天时间将实现过程总结成文，供大家参考。

二、案例背景

本次雪花来源于如下图片（文件名：f:\pic\snow.jpg）：

背景可以是任意图片，下面是老猿在网上找到的一张珠峰图像（文件名：f:\pic\Qomolangma2.jpg）：

珠峰背景的天空飘落着纷纷扬扬的雪花，意境不错吧？

三、实现思路

要实现雪花飘落，单张图片的单次显示肯定不够，需要不停循环显示图片，并且在每次图片显示时，生成新的雪花并更新图片中已有雪花的位置，这就需要将图片中每个雪花的位置精确管理。

自然界的雪花大小是不同的，因此为了提升逼真效果，还需要使得雪花大小在一定范围内随机变化和旋转。

不停产生大小不同的雪花，如果每次产生雪花都对雪花进行变换其实浪费了系统的资源，因此为了提升处理性能，只在程序开始初始化时一次批量生产各种不同大小、不同旋转角度的各种雪花，后续程序生成雪花时，直接从批量生成的雪花中取一个作为要生成的雪花，而不用每次从基本的雪花图像开始进行变换。

四、关键实现代码

4.1、生成各种雪花形状

def initSnowShapes():
    """
    从文件中读入雪花图片，并进行不同尺度的缩小和不同角度的旋转从而生成不同的雪花形状，这些雪花形状保存到全局列表中snowShapesList
    """
    global snowShapesList
    imgSnow = readImgFile(r'f:\pic\snow.jpg') 
    imgSnow = cv2.resize(imgSnow, None, fx=0.2, fy=0.2) #图片文件中的雪花比较大，需要缩小才能象自然的雪花形象
    minFactor,maxFactor = 50,100  #雪花大小在imgSnow的0.5-1倍之间变化

    for factor in range(minFactor,maxFactor,5): #每次增加5%大小
        f = factor*0.01
        imgSnowSize = cv2.resize(imgSnow, None, fx=f, fy=f)
        for ange in range(0,360,5):#雪花0-360之间旋转
            imgRotate = rotationImg(imgSnowSize,ange)
            snowShapesList.append(imgRotate)

4.2、产生一排雪花

def generateOneRowSnows(width,count):
    """
    产生一排雪花对象，每个雪花随机从snowShapesList取一个、横坐标位置随机、纵坐标初始为0
    :param width: 背景图像宽度
    :param count: 希望的雪花数
    :return:一个包含产生的多个雪花对象信息的列表，每个列表的元素代表一个雪花对象，雪花对象包含三个信息，在snowShapesList的索引号、初始x坐标、初始y坐标（才生成固定为0）
    """
    global snowShapesList
    line = []
    picCount = len(snowShapesList) 
    for loop in range(count):
        imgId = random.randint(0,picCount-1)
        xPos = random.randint(0,width-1)
        line.append((imgId,xPos,0))
    return line

4.3、将所有雪花对象融合到背景图像

def putSnowObjectToImg(img):
    """
    将所有snowObjects中的雪花对象融合放到图像img中，融合时y坐标随机下移一定高度，x坐标左右随机小范围内移动
    """
    global snowShapesList,snowObjects
    horizontalMaxDistance,verticalMaxDistance = 5,20 #水平方向左右漂移最大值和竖直方向下落最大值
    snowObjectCount = len(snowObjects)
    rows,cols = img.shape[0:2]
    imgResult = np.array(img)
    for index in range(snowObjectCount-1,-1,-1):
        imgObj = snowObjects[index] #每个元素为(imgId,x,y)
        if imgObj[2]>rows: #如果雪花的起始纵坐标已经超出背景图像的高度（即到达背景图像底部），则该雪花对象需进行失效处理
            del(snowObjects[index])
        else:
            imgSnow = snowShapesList[imgObj[0]]
            x,y = imgObj[1:] #取该雪花上次的位置
            x = x+random.randint(-1*horizontalMaxDistance,horizontalMaxDistance) #横坐标随机左右移动一定范围
            y = y+random.randint(1,verticalMaxDistance) #纵坐标随机下落一定范围
            snowObjects[index] = (imgObj[0],x,y) #更新雪花对象信息
            imgResult = addImgToLargeImg(imgSnow,imgResult,(x,y),180) #将所有雪花对象图像按照其位置融合到背景图像中
    return imgResult #返回融合图像

4.4、主函数

主函数读入背景图片，初始化雪花形状列表，然后循环自顶部产生一排新的雪花，并将所有雪花对象动态调整位置后融合到背景图像，每200毫秒循环一次，直至按ESC退出。

def main():
    global snowShapesList,snowObjects
    bg = readImgFile(r'f:\pic\Qomolangma2.jpg')
    initSnowShapes()
    rows,cols = bg.shape[:2]
    maxObjsPerRow = int(cols/100)

    while(True):
        snowObjects += generateOneRowSnows(cols,random.randint(0,maxObjsPerRow))
        result = putSnowObjectToImg(bg)
        cv2.imshow('result',result)
        ch = cv2.waitKey(200)
        if ch==27:break

4.5、其他说明

程序的执行直接直接main函数即可，另外本程序还用到了部分老猿经常用的公用函数，这部分函数包括readImgFile、addImgToLargeImg、rotationImg，其功能请参考《https://blog.csdn.net/LaoYuanPython/article/details/111351901 OpenCV-Python图形图像处理：自用的一些工具函数功能及调用语法介绍》的介绍，根据介绍大家自行实现相关代码并不难。

五、主程序完整代码及雪花飘落效果

5.1、主程序完整代码

# -*- coding: utf-8 -*-
import cv2,random
import numpy as np

from opencvPublic import addImgToLargeImg,readImgFile,rotationImg
snowShapesList = [] #雪花形状列表
snowObjects=[]  #图片中要显示的所有雪花对象


def initSnowShapes():
    """
    从文件中读入雪花图片，并进行不同尺度的缩小和不同角度的旋转从而生成不同的雪花形状，这些雪花形状保存到全局列表中snowShapesList
    """
    global snowShapesList
    imgSnow = readImgFile(r'f:\pic\snow.jpg')
    imgSnow = cv2.resize(imgSnow, None, fx=0.2, fy=0.2) #图片文件中的雪花比较大，需要缩小才能象自然的雪花形象
    minFactor,maxFactor = 50,100  #雪花大小在imgSnow的0.5-1倍之间变化

    for factor in range(minFactor,maxFactor,5): #每次增加5%大小
        f = factor*0.01
        imgSnowSize = cv2.resize(imgSnow, None, fx=f, fy=f)
        for ange in range(0,360,5):#雪花0-360之间旋转,每次旋转角度增加5°
            imgRotate = rotationImg(imgSnowSize,ange)
            snowShapesList.append(imgRotate)

def generateOneRowSnows(width,count):
    """
    产生一排雪花对象，每个雪花随机从snowShapesList取一个、横坐标位置随机、纵坐标初始为0
    :param width: 背景图像宽度
    :param count: 希望的雪花数
    :y:当前行对应的竖直坐标
    :return:一个包含产生的多个雪花对象信息的列表，每个列表的元素代表一个雪花对象，雪花对象包含三个信息，在snowShapesList的索引号、初始x坐标、初始y坐标（才生成固定为0）
    """
    global snowShapesList
    line = []
    picCount = len(snowShapesList)
    for loop in range(count):
        imgId = random.randint(0,picCount-1)
        xPos = random.randint(0,width-1)
        line.append((imgId,xPos,0))
    return line

def putSnowObjectToImg(img):
    """
    将所有snowObjects中的雪花对象融合放到图像img中，融合时y坐标随机下移一定高度，x坐标左右随机小范围内移动
    """
    global snowShapesList,snowObjects
    horizontalMaxDistance,verticalMaxDistance = 5,20 #水平方向左右漂移最大值和竖直方向下落最大值
    snowObjectCount = len(snowObjects)
    rows,cols = img.shape[0:2]
    imgResult = np.array(img)
    for index in range(snowObjectCount-1,-1,-1):
        imgObj = snowObjects[index] #每个元素为(imgId,x,y)
        if imgObj[2]>rows: #如果雪花的起始纵坐标已经超出背景图像的高度（即到达背景图像底部），则该雪花对象需进行失效处理
            del(snowObjects[index])
        else:
            imgSnow = snowShapesList[imgObj[0]]
            x,y = imgObj[1:] #取该雪花上次的位置
            x = x+random.randint(-1*horizontalMaxDistance,horizontalMaxDistance) #横坐标随机左右移动一定范围
            y = y+random.randint(1,verticalMaxDistance) #纵坐标随机下落一定范围
            snowObjects[index] = (imgObj[0],x,y) #更新雪花对象信息
            imgResult = addImgToLargeImg(imgSnow,imgResult,(x,y),180) #将所有雪花对象图像按照其位置融合到背景图像中
    return imgResult #返回融合图像


def main():
    global snowShapesList,snowObjects

    initSnowShapes()
    bg = readImgFile(r'f:\pic\Qomolangma2.jpg')
    rows,cols = bg.shape[:2]
    maxObjsPerRow = int(cols/100)

    while(True):
        snowObjects += generateOneRowSnows(cols,random.randint(0,maxObjsPerRow))
        result = putSnowObjectToImg(bg)
        cv2.imshow('result',result)
        ch = cv2.waitKey(200)
        if ch==27:break

main()

5.2、雪花飘落特效

六、小结

本文介绍了通过OpenCV-Python以特定图像为背景制作雪花飘落特效的实现思路、关键函数功能以及主程序的完整代码。雪花飘落特效实际上属于图像融合的操作，只要掌握图像融合的基础知识以及设计后实现思路，实现起来还是比较快的，效果也挺不错。结合上面代码，大家还可以调整雪花的大小以及飘雪的密集程度。

有了以上内容的介绍，要实现视频加雪花特效就很容易了，只要将上述过程使用的关键步骤叠加Moviepy音视频处理合成就可以实现，老猿对本文的代码稍进行调整，然后写了个三行代码的函数就完成了相关处理，相信学习过Moviepy的都能很快实现，在此就不多介绍了，等过一阵子老猿再在Moviepy相关专栏发布相关实现。

以上实现过程需要注意：

雪花图片一般会比图片需要的效果大，怎么缩小到合适的大小需要多试一下，下面是才开始将原始图片只缩写一半之后的效果。

可以看到该效果就不太让人满意。
控制好雪花左右移动以及下落的速度和幅度，太快、太慢以及幅度过大或过小都不太象在雪花飘落。

写博不易，敬请支持：

如果阅读本文于您有所获，敬请点赞、评论、收藏，谢谢大家的支持！

关于老猿的付费专栏

付费专栏《https://blog.csdn.net/laoyuanpython/category_9607725.html 使用PyQt开发图形界面Python应用》专门介绍基于Python的PyQt图形界面开发基础教程，对应文章目录为《 https://blog.csdn.net/LaoYuanPython/article/details/107580932 使用PyQt开发图形界面Python应用专栏目录》；
付费专栏《https://blog.csdn.net/laoyuanpython/category_10232926.html moviepy音视频开发专栏 )详细介绍moviepy音视频剪辑合成处理的类相关方法及使用相关方法进行相关剪辑合成场景的处理，对应文章目录为《https://blog.csdn.net/LaoYuanPython/article/details/107574583 moviepy音视频开发专栏文章目录》；
付费专栏《https://blog.csdn.net/laoyuanpython/category_10581071.html OpenCV-Python初学者疑难问题集》为《https://blog.csdn.net/laoyuanpython/category_9979286.html OpenCV-Python图形图像处理》的伴生专栏，是笔者对OpenCV-Python图形图像处理学习中遇到的一些问题个人感悟的整合，相关资料基本上都是老猿反复研究的成果，有助于OpenCV-Python初学者比较深入地理解OpenCV，对应文章目录为《https://blog.csdn.net/LaoYuanPython/article/details/109713407 OpenCV-Python初学者疑难问题集专栏目录》
付费专栏《https://blog.csdn.net/laoyuanpython/category_10762553.html Python爬虫入门》站在一个互联网前端开发小白的角度介绍爬虫开发应知应会内容，包括爬虫入门的基础知识，以及爬取CSDN文章信息、博主信息、给文章点赞、评论等实战内容。

前两个专栏都适合有一定Python基础但无相关知识的小白读者学习，第三个专栏请大家结合《https://blog.csdn.net/laoyuanpython/category_9979286.html OpenCV-Python图形图像处理》的学习使用。

对于缺乏Python基础的同仁，可以通过老猿的免费专栏《https://blog.csdn.net/laoyuanpython/category_9831699.html 专栏：Python基础教程目录）从零开始学习Python。

如果有兴趣也愿意支持老猿的读者，欢迎购买付费专栏。

如果对文章内容存在疑问，可以在博客评论区留言，或关注：老猿Python 微信公号发消息咨询。

跟老猿学Python！

☞ ░ 前往老猿Python博文目录 https://blog.csdn.net/LaoYuanPython ░

转载：https://blog.csdn.net/LaoYuanPython/article/details/115298737

查看评论

小言_互联网的博客

小言_互联网的博客

个人资料

文章分类

文章存档

阅读排行

评论排行

推荐文章