图像ROI选择工具 (Image ROI Selector Tool)

代码详细：

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图像ROI选择工具 (Image ROI Selector Tool)

功能概述：
该应用程序是一个基于PyQt5的图像处理工具，允许用户：
1. 打开常见格式的图像文件(PNG/JPG/JPEG/BMP)
2. 自动缩放超大图像(大于1500px)保持宽高比
3. 通过鼠标拖动在图像上选择矩形感兴趣区域(ROI)
4. 实时显示ROI坐标和尺寸（包括原始图像尺寸）
5. 重置已选择的ROI区域
6. 导出所选ROI区域为独立图像文件

主要组件：
1. ROISelector：自定义图形视图组件
   - 图像加载与自动缩放
   - ROI选择交互逻辑
   - 坐标转换（缩放图↔原始图）
   
2. MainWindow：主窗口界面
   - 文件打开/保存功能
   - 按钮控制（打开/重置/导出）
   - 状态信息显示

技术栈：
- Python 3.x
- PyQt5 (GUI框架)
- OpenCV (图像处理)
- NumPy (数据转换)

使用说明：
1. 点击"打开图像"按钮选择图像文件
2. 在图像上按住鼠标左键拖动选择ROI区域
3. 实时显示ROI的位置和尺寸信息
4. 使用"重置ROI"按钮可重新选择
5. 点击"导出ROI"保存选择区域到文件

作者：ziyuhaokun
日期：2025-07-31
版本：0.1-beta
"""

import sys
import cv2
import numpy as np
from PyQt5.QtWidgets import (QApplication, QMainWindow, QGraphicsView, 
                            QGraphicsScene, QLabel, QVBoxLayout, 
                            QWidget, QPushButton, QFileDialog,
                            QHBoxLayout, QMessageBox)
from PyQt5.QtCore import Qt, QRectF
from PyQt5.QtGui import QImage, QPixmap, QPen, QBrush, QColor

class ROISelector(QGraphicsView):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.scene = QGraphicsScene()
        self.setScene(self.scene)
        
        self.image_item = None
        self.origin_image = None  # 原始图像数据
        self.scale_ratio = 1.0
        self.roi_item = None
        self.dragging = False
        self.start_point = None
        self.roi_rect = None
        
        # 状态标签
        self.status_label = QLabel("拖动鼠标选择ROI")
        self.status_label.setAlignment(Qt.AlignCenter)
        
    def load_image(self, image_path):
        # 读取图像
        orig_image = cv2.imread(image_path)
        if orig_image is None:
            return False
        
        # 获取原始尺寸
        h, w = orig_image.shape[:2]
        
        # 判断是否需要缩放
        if w > 1500 or h > 1500:
            # 计算缩放比例 (保持宽高比)
            scale = 1500 / max(w, h)
            new_w = int(w * scale)
            new_h = int(h * scale)
            resized_image = cv2.resize(orig_image, (new_w, new_h))
            self.scale_ratio = scale
            print(f"图像已缩放: {w}x{h} -> {new_w}x{new_h}")
        else:
            resized_image = orig_image
            self.scale_ratio = 1.0
            
        # 存储原始图像和显示图像
        self.origin_image = orig_image  # NumPy数组
        self.resized_image = resized_image
        self.image_path = image_path
        
        # 转换为QImage (OpenCV使用BGR, Qt使用RGB)
        rgb_image = cv2.cvtColor(resized_image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        h, w, ch = rgb_image.shape
        bytes_per_line = ch * w
        q_img = QImage(rgb_image.data, w, h, bytes_per_line, QImage.Format_RGB888)
        
        # 创建QPixmap并添加到场景
        pixmap = QPixmap.fromImage(q_img)
        self.scene.clear()
        self.image_item = self.scene.addPixmap(pixmap)
        self.setSceneRect(QRectF(pixmap.rect()))
        
        # 重置视图缩放
        self.resetTransform()
        return True
    
    def get_original_roi(self):
        """获取原始图像中的ROI坐标"""
        if self.roi_rect is None:
            return (0, 0, 0, 0)  # 返回默认值而不是None
            
        # 将缩放后的坐标转换回原始图像坐标
        x = int(self.roi_rect.x() / self.scale_ratio)
        y = int(self.roi_rect.y() / self.scale_ratio)
        w = int(self.roi_rect.width() / self.scale_ratio)
        h = int(self.roi_rect.height() / self.scale_ratio)
        
        return (x, y, w, h)
    
    def mousePressEvent(self, event):
        if self.image_item and event.button() == Qt.LeftButton:
            self.dragging = True
            self.start_point = self.mapToScene(event.pos())
            self.start_point.setX(max(0, min(self.start_point.x(), self.scene.width())))
            self.start_point.setY(max(0, min(self.start_point.y(), self.scene.height())))
            
            # 移除现有的ROI图形
            if self.roi_item:
                self.scene.removeItem(self.roi_item)
                self.roi_item = None
                
            # 创建新的ROI矩形
            self.roi_rect = QRectF(self.start_point, self.start_point)
            self.roi_item = self.scene.addRect(self.roi_rect, 
                                             QPen(Qt.red, 2), 
                                             QBrush(QColor(255, 0, 0, 50)))
    
    def mouseMoveEvent(self, event):
        if self.dragging and self.image_item:
            end_point = self.mapToScene(event.pos())
            end_point.setX(max(0, min(end_point.x(), self.scene.width())))
            end_point.setY(max(0, min(end_point.y(), self.scene.height())))
            
            # 更新矩形
            self.roi_rect = QRectF(self.start_point, end_point).normalized()
            if self.roi_item:
                self.roi_item.setRect(self.roi_rect)
            
            # 更新状态
            if self.roi_rect:  # 确保roi_rect存在
                x, y, w, h = self.get_original_roi()
                self.status_label.setText(f"ROI: [X: {x}, Y: {y}, W: {w}, H: {h}]")
    
    def mouseReleaseEvent(self, event):
        if self.dragging and event.button() == Qt.LeftButton:
            self.dragging = False
            # 最终ROI显示
            if self.roi_rect:
                x, y, w, h = self.get_original_roi()
                self.status_label.setText(f"选择完成: [X: {x}, Y: {y}, W: {w}, H: {h}]")
                print(f"选择的ROI (原始尺寸): X={x}, Y={y}, Width={w}, Height={h}")
    
    def reset_roi(self):
        """重置当前ROI选择"""
        if self.roi_item:
            self.scene.removeItem(self.roi_item)
            self.roi_item = None
        self.roi_rect = None
        self.status_label.setText("ROI已重置")
        print("ROI已重置")
    
    def export_roi(self):
        """导出当前选择的ROI为图像文件"""
        # 检查是否加载了图像 (使用is None检查而不是布尔值判断)
        if self.origin_image is None:
            return False, "没有加载图像", None
        
        # 检查是否选择了ROI
        if self.roi_rect is None:
            return False, "没有选择ROI区域", None
        
        # 获取原始图像中的ROI坐标
        x, y, w, h = self.get_original_roi()
        
        # 确保ROI区域在图像范围内
        img_height, img_width = self.origin_image.shape[:2]
        if x >= img_width or y >= img_height or w <= 0 or h <= 0:
            return False, "无效的ROI区域", None
        
        # 调整坐标边界
        x = max(0, min(x, img_width - 1))
        y = max(0, min(y, img_height - 1))
        w = min(w, img_width - x)
        h = min(h, img_height - y)
        
        # 提取ROI区域
        roi = self.origin_image[y:y+h, x:x+w]
        
        return True, roi, (x, y, w, h)

class MainWindow(QMainWindow):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.setWindowTitle("图像ROI选择器")
        self.setGeometry(100, 100, 1200, 800)
        
        # 创建主控件
        main_widget = QWidget()
        self.setCentralWidget(main_widget)
        layout = QVBoxLayout(main_widget)
        
        # 创建ROI选择器
        self.roi_selector = ROISelector()
        layout.addWidget(self.roi_selector)
        
        # 添加按钮布局
        btn_layout = QHBoxLayout()
        
        # 打开文件按钮
        self.btn_open = QPushButton("打开图像")
        self.btn_open.clicked.connect(self.open_image)
        btn_layout.addWidget(self.btn_open)
        
        # 重置按钮
        self.btn_reset = QPushButton("重置ROI")
        self.btn_reset.clicked.connect(self.roi_selector.reset_roi)
        btn_layout.addWidget(self.btn_reset)
        
        # 导出ROI按钮
        self.btn_export = QPushButton("导出ROI")
        self.btn_export.clicked.connect(self.export_roi)
        btn_layout.addWidget(self.btn_export)
        
        layout.addLayout(btn_layout)
        
        # 添加状态标签
        layout.addWidget(self.roi_selector.status_label)
    
    def open_image(self):
        file_path, _ = QFileDialog.getOpenFileName(
            self, "打开图像", "", "图像文件 (*.png *.jpg *.jpeg *.bmp)"
        )
        
        if file_path:
            success = self.roi_selector.load_image(file_path)
            if success:
                self.roi_selector.status_label.setText("拖动鼠标选择ROI")
                # 重置ROI状态
                self.roi_selector.reset_roi()
            else:
                self.roi_selector.status_label.setText("无法加载图像")
                # 确保清除无效图像
                self.roi_selector.origin_image = None
                self.roi_selector.image_path = None
    
    def export_roi(self):
        """处理导出ROI图像的操作"""
        success, roi_img, roi_coords = self.roi_selector.export_roi()
        
        if not success:
            if roi_img == "没有加载图像":
                QMessageBox.warning(self, "导出失败", "请先打开一个图像文件")
            elif roi_img == "没有选择ROI区域":
                QMessageBox.warning(self, "导出失败", "请先选择一个ROI区域")
            else:
                QMessageBox.warning(self, "导出失败", "无法导出ROI区域：" + roi_img)
            return
        
        # 获取保存路径
        save_path, _ = QFileDialog.getSaveFileName(
            self, "保存ROI图像", "", 
            "PNG图像 (*.png);;JPEG图像 (*.jpg *.jpeg);;所有文件 (*)"
        )
        
        if not save_path:
            return  # 用户取消了保存操作
        
        # 添加文件扩展名
        if '.' not in save_path.split('/')[-1] and '.' not in save_path.split('\\')[-1]:
            save_path += '.png'  # 默认使用PNG格式
        
        # 保存ROI图像
        try:
            cv2.imwrite(save_path, roi_img)
            # 检查是否保存成功
            saved_image = cv2.imread(save_path)
            if saved_image is None:
                raise RuntimeError("保存文件失败，可能是文件路径无效或格式不受支持")
                
            # 更新状态
            x, y, w, h = roi_coords
            self.roi_selector.status_label.setText(f"ROI已导出: [X:{x}, Y:{y}] 尺寸:{w}x{h} 保存至: {save_path}")
            QMessageBox.information(self, "导出成功", f"ROI图像已成功保存到:\n{save_path}\n尺寸: {w} x {h} 像素")
            print(f"ROI图像已导出: {save_path} (尺寸: {w}x{h})")
        except Exception as e:
            QMessageBox.critical(self, "保存失败", f"保存图像时出错:\n{str(e)}")
            self.roi_selector.status_label.setText("ROI导出失败: " + str(e))

if __name__ == "__main__":
    app = QApplication(sys.argv)
    window = MainWindow()
    window.show()
    sys.exit(app.exec_())