利用 C/C++的OpenCV 实时播放火柴人爱心舞蹈动画

利用 C++/OpenCV 实时播放火柴人爱心舞蹈动画

本文将介绍怎样利用 C++/OpenCV 库实时创建一个动画窗口：一个火柴人捧着爱心跳舞，同时另一个爱心从远处飞来并逐渐变大。动画会实时在 OpenCV 窗口中播放，直到用户按下按键退出。

预备工作

确保你的体系上已经安装了 OpenCV 库，而且配置好了 C++ 的编译环境。
C++ 实时动画代码

以下代码会创建一个窗口并直接在此中循环播放动画。
stickman_heart_realtime.cpp:

1. #include <iostream>
2. #include <vector>
3. #include <cmath>
4. #include <string>
5. #include <opencv2/opencv.hpp>
6. #ifndef M_PI
7. const double M_PI = 3.14159265358979323846;
8. #endif
9. using namespace cv;
10. using namespace std;
12. // --- 动画参数 ---
13. const int WIDTH = 800;
14. const int HEIGHT = 600;
15. const int FPS = 30; // 动画帧率 (Frames Per Second)
16. const Scalar BG_COLOR = Scalar(28, 28, 28); // 深灰色背景
17. const Scalar STICKMAN_COLOR = Scalar(255, 255, 255); // 白色火柴人
18. const Scalar HEART_COLOR = Scalar(70, 70, 255); // 红色爱心 (BGR)
19. const int STICKMAN_SCALE = 40;
20. const Point STICKMAN_POS(WIDTH / 3, HEIGHT - 2 * STICKMAN_SCALE);
22. /**
23. * @brief 绘制火柴人
24. * @param img 要绘制的图像
25. * @param pos 火柴人的基准位置 (脚底中心)
26. * @param scale 控制火柴人大小
27. * @param angle 身体的摆动角度
28. */
29. void drawStickman(Mat& img, Point pos, int scale, double angle = 0.0) {
30.     Point head_center = pos - Point(0, scale * 2);
31.     circle(img, head_center, scale / 2, STICKMAN_COLOR, 3, LINE_AA);
33.     Point body_top = head_center + Point(0, scale / 2);
34.     Point body_bottom = body_top + Point(0, scale);
35.     line(img, body_top, body_bottom, STICKMAN_COLOR, 3, LINE_AA);
37.     // 摇摆的手臂
38.     Point arm_joint = body_top + Point(0, scale / 10);
39.     Point arm_left = arm_joint + Point(-scale * 0.7 * cos(angle), scale * 0.7 * sin(angle));
40.     Point arm_right = arm_joint + Point(scale * 0.7 * cos(angle), scale * 0.7 * sin(angle));
41.     line(img, arm_joint, arm_left, STICKMAN_COLOR, 3, LINE_AA);
42.     line(img, arm_joint, arm_right, STICKMAN_COLOR, 3, LINE_AA);
44.     // 摇摆的腿
45.     Point leg_left = body_bottom + Point(-scale * 0.8* 1, scale * 0.8 * 1);
46.     Point leg_right = body_bottom + Point(scale * 0.8 *1, scale * 0.8 * 1);
47.     line(img, body_bottom, leg_left, STICKMAN_COLOR, 3, LINE_AA);
48.     line(img, body_bottom, leg_right, STICKMAN_COLOR, 3, LINE_AA);
49. }
51. /**
52. * @brief 绘制实心爱心
53. * @param img 要绘制的图像
54. * @param center 爱心中心点
55. * @param radius 爱心大小
56. */
57. void drawHeart(Mat& img, Point center, int radius) {
58.     vector<Point> heart_points;
59.     for (double t = 0; t <= 2 * M_PI; t += 0.01) {
60.         double x = center.x + radius * 1.2 * sin(t) * sin(t) * sin(t);
61.         double y = center.y - radius * (1.1 * cos(t) - 0.4 * cos(2 * t) - 0.2 * cos(3 * t) - 0.1 * cos(4 * t));
62.         heart_points.push_back(Point(x, y));
63.     }
64.     fillPoly(img, vector<vector<Point>>{heart_points}, HEART_COLOR, LINE_AA);
65. }
68. int main() {
69.     // 在循环外创建窗口
70.     string winName = "Stickman Heart Dance";
71.     namedWindow(winName, WINDOW_AUTOSIZE);
73.     int frame = 0;
74.     // 动画主循环
75.     while (true) {
76.         // 1. 创建每一帧的画布
77.         Mat img(HEIGHT, WIDTH, CV_8UC3, BG_COLOR);
79.         // 2. 计算动画参数
80.         // 火柴人跳舞动画 (身体和四肢摇摆)
81.         double dance_angle = sin(2 * M_PI * frame / (FPS * 2.0)) * 0.8; // 摇摆角度
82.         drawStickman(img, STICKMAN_POS, STICKMAN_SCALE, dance_angle);
84.         // 火柴人手中捧着的爱心，随着身体跳动
85.         double bounce = sin(2 * M_PI * frame / (FPS * 1.0)) * 5;
86.         Point holding_heart_offset = Point(0, -STICKMAN_SCALE * 2.5 + bounce);
87.         drawHeart(img, STICKMAN_POS + holding_heart_offset, STICKMAN_SCALE / 3);
89.         // 飞过来的爱心动画
90.         int animation_duration = FPS * 5; // 动画总时长为5秒
91.         if (frame < animation_duration) {
92.             double progress = static_cast<double>(frame) / animation_duration;
93.             // 初始大小和最终大小
94.             double start_radius = STICKMAN_SCALE * 0.1;
95.             double end_radius = STICKMAN_SCALE * 2.5;
96.             // 初始位置和最终位置
97.             Point start_pos(WIDTH * 0.9, HEIGHT * 0.2);
98.             Point end_pos = STICKMAN_POS + Point(STICKMAN_SCALE * 2, -STICKMAN_SCALE * 2.5);
100.             // 使用缓动函数 (ease-out) 使动画更自然
101.             double ease_progress = 1 - pow(1 - progress, 3);
103.             int current_radius = static_cast<int>(start_radius + (end_radius - start_radius) * ease_progress);
104.             Point current_pos = start_pos * (1.0 - ease_progress) + end_pos * ease_progress;
106.             drawHeart(img, current_pos, current_radius);
107.         }
109.         // 添加操作提示
110.         putText(img, "Press 'q' or ESC to exit", Point(10, 25), FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.7, Scalar(200, 200, 200), 1, LINE_AA);
112.         // 3. 显示当前帧
113.         imshow(winName, img);
115.         // 4. 控制帧率并等待按键
116.         // 计算每帧的延迟时间 (毫秒)
117.         int delay = 1000 / FPS;
118.         int key = waitKey(delay);
120.         // 如果按下 'q' 键或 ESC 键，则退出循环
121.         if (key == 'q' || key == 27) {
122.             break;
123.         }
125.         frame++; // 帧计数器增加
126.     }
128.     // 关闭所有窗口
129.     destroyAllWindows();
130.     cout << "Animation finished. Window closed." << endl;
132.     return 0;
133. }

复制代码

代码逻辑解析

• 窗口创建 (namedWindow): 在进入主循环之前，我们先创建一个窗口。这样可以制止在每次循环时都重复创建和烧毁窗口，提高效率。
  
• 动画主循环 (while(true)): 程序的核心是一个无限循环。在这个循环中，我们不断地天生和显示动画的每一帧。
  
• 实时显示 (imshow): 在循环的内部，我们用 imshow() 函数将绘制好的图像 img 显示到之前创建的窗口中。每次循环都会刷新窗口的内容，从而形成连续的动画。
  
• 控制速度与响应 (waitKey): waitKey(delay) 是实现实时动画的关键。
  
  
  
  • 控制速度: 它会使程序暂停 delay 毫秒。我们通过 1000 / FPS 盘算出每帧应该停留的时间，从而准确控制动画的播放速度。
    
  • 变乱处置惩罚与响应: 在暂停期间，waitKey 还会处置惩罚窗口的变乱，比如检测键盘输入。我们将它的返回值存入 key 变量。
    
  
  
• 退出条件: 我们查抄 key 的值。如果用户按下了 ‘q’ 键（ASCII码）或 Esc 键（ASCII码为 27），while 循环就会通过 break 语句停止，程序随之竣事。
  

怎样编译和运行

• 生存代码: 将以上代码生存为 stickman_heart_realtime.cpp。
  
• 编译 (利用g++):
  1. g++ stickman_heart_realtime.cpp -o stickman_app `pkg-config opencv4 --cflags --libs`

  复制代码
  (如果你的 OpenCV 不是版本4，可以尝试 pkg-config opencv --cflags --libs)
  
• 运行:
  1. ./stickman_app

  复制代码

运行结果

运行程序后，你会看到一个窗口弹出，并开始播放动画：

• 一个白色的火柴人在深灰色的背景下左右摇摆四肢，模拟跳舞。
  
• 他胸前捧着一个红色的小爱心，随着他的舞步上下跳动。
  
• 一个更大的爱心从屏幕右上角缓缓飞入，它的轨迹是一条平滑的曲线，而且在飞行过程中体积不断增大，最终停留在火柴人附近。
  
• 动画会一直循环播放。
  

当你想关闭时，请确保窗口是激活状态（用鼠标点击一下窗口），然后按下键盘上的 ‘q’ 键或 Esc 键即可退出程序。

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