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受 LabelImg 啟發(fā)的基于 web 的圖像標(biāo)注工具,基于 Vue 框架

來(lái)源:好特整理 | 時(shí)間:2024-09-07 10:08:00 | 閱讀:68 |  標(biāo)簽: a v El VUE   | 分享到:

受 LabelImg 啟發(fā)的基于 web 的圖像標(biāo)注工具,基于 Vue 框架 喲,網(wǎng)友們好,年更鴿子終于想起了他的博客園密碼。如標(biāo)題所述,今天給大家?guī)?lái)的是一個(gè)基于 vue2 的圖像標(biāo)注工具。至于它誕生的契機(jī)呢,應(yīng)該是我導(dǎo) pass 掉了我的提議(讓甲方使用 LabelImg 進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注),說(shuō)是要

受 LabelImg 啟發(fā)的基于 web 的圖像標(biāo)注工具,基于 Vue 框架

喲,網(wǎng)友們好,年更鴿子終于想起了他的博客園密碼。如標(biāo)題所述,今天給大家?guī)?lái)的是一個(gè)基于 vue2 的圖像標(biāo)注工具。至于它誕生的契機(jī)呢,應(yīng)該是我導(dǎo) pass 掉了我的提議( 讓甲方使用 LabelImg 進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注 ),說(shuō)是要把功能集成起來(lái)。截止到寫(xiě)這篇文章時(shí)完成度應(yīng)該有90%,至于剩下的10%嘛,問(wèn)就是相信網(wǎng)友的智慧(其實(shí)就是不包括數(shù)據(jù)持久化),想必一定難不倒看文章的各位。那么廢話不多說(shuō),下面進(jìn)入正文。

項(xiàng)目地址: https://github.com/xiao-qi-w/LabelVue.git

視頻演示:敬請(qǐng)期待...

首先我們對(duì) LabelImg 進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹,這樣屏幕前的你會(huì)對(duì)我的設(shè)計(jì)思路有更準(zhǔn)確地認(rèn)知。

LabelImg 是一個(gè)開(kāi)源的圖像標(biāo)注工具,主要用于創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型所需的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。它支持標(biāo)注圖像中的對(duì)象,通過(guò)提供界面來(lái)創(chuàng)建矩形框(bounding boxes)并對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。主要特點(diǎn)包括:

  • 圖形用戶界面 :允許用戶通過(guò)拖拽來(lái)標(biāo)注圖像中的目標(biāo)。
  • 支持多種格式 :可以導(dǎo)出為 Pascal VOC XML、YOLO TXT 和 COCO JSON 格式。
  • 支持圖像和視頻 :可用于標(biāo)注單張圖像或視頻幀。
  • 易于使用 :界面簡(jiǎn)潔直觀,適合快速標(biāo)注和管理數(shù)據(jù)集。

適合用于物體檢測(cè)任務(wù)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段。

其工作界面及基本功能介紹如下:

受 LabelImg 啟發(fā)的基于 web 的圖像標(biāo)注工具,基于 Vue 框架

從圖中不難看出其實(shí)要實(shí)現(xiàn)的功能并不多,重點(diǎn)在于矩形框標(biāo)注的繪制、拖動(dòng)與縮放上面。而前端想要實(shí)現(xiàn)這些操作,當(dāng)然是推薦使用 canvas。

canvas 是 HTML5 提供的一個(gè)元素,用于在網(wǎng)頁(yè)上繪制圖形和動(dòng)畫(huà)。它允許在網(wǎng)頁(yè)中直接繪制和操作圖像、形狀和文本,主要通過(guò) JavaScript 進(jìn)行控制。主要特點(diǎn)包括:

  • 繪圖 API :通過(guò) CanvasRenderingContext2D 接口提供豐富的繪圖功能,如繪制線條、矩形、圓形和圖像。
  • 動(dòng)畫(huà) :可以用來(lái)創(chuàng)建平滑的動(dòng)畫(huà)效果。
  • 圖像處理 :支持圖像數(shù)據(jù)的操作和處理。
  • 交互 :可以與用戶交互,實(shí)現(xiàn)例如圖形編輯和游戲等應(yīng)用。

使用 元素可以創(chuàng)建動(dòng)態(tài)、交互式的圖形和視覺(jué)效果。

在這里鳴謝B站 up 主 渡一教育-提薪課 尚硅谷 ,我的 vue 和 canvas 功底全靠二位的視頻撐著。

介紹完了前置內(nèi)容,下面來(lái)看看核心代碼。

首先是頁(yè)面布局,我是按照下面的方式進(jìn)行劃分的,代碼結(jié)構(gòu)和 css如下:

代碼結(jié)構(gòu): 受 LabelImg 啟發(fā)的基于 web 的圖像標(biāo)注工具,基于 Vue 框架

css:

布局樣式

介紹完布局后,我們?cè)賮?lái)看看需要用到的各種響應(yīng)式變量:

響應(yīng)式狀態(tài)
data() {
    return {
        /* 圖片相關(guān) */
        images: [ // 每個(gè)圖像可以是更復(fù)雜的對(duì)象結(jié)構(gòu),但要保證具備可訪問(wèn)到的相對(duì)路徑(url)
            {
                id: 1,
                url: require('@/assets/cat.jpg'),
            },
            {
                id: 2,
                url: require('@/assets/bay.jpg'),
            },
        ],
        /* 狀態(tài)變量 */
        creating: false, // 是否正在創(chuàng)建
        canvasChanged: false, // 畫(huà)布狀態(tài)是否改變
        showNameInput: false, // 是否顯示標(biāo)注命名彈窗
        showSaveAlert: false, // 是否顯示保存提示彈窗 
        /* 縮放相關(guān) */
        dpr: 1, // 設(shè)備像素比
        scale: 0, // 縮放倍率
        maxScale: 3.0, // 最大縮放倍率
        minScale: 0.1, // 最小縮放倍率
        adaptiveScale: 0, // 自適應(yīng)縮放倍率
        scaleStep: 0.1, // 縮放變化幅度
        /* 鼠標(biāo)上一刻所在位置 */
        prevX: 0,
        prevY: 0,
        /* 鼠標(biāo)實(shí)時(shí)位置 */
        currentX: 0,
        currentY: 0,
        /* 緩存 */
        currentImage: null, // 當(dāng)前圖像
        currentImageIndex: 0, // 當(dāng)前圖像在圖像列表中的下標(biāo)
        targetImageIndex: -1, // 目標(biāo)圖像在圖像列表中的下標(biāo),切換圖片時(shí)使用
        wrapper: null, // canvas 父級(jí)元素 DOM
        canvas: null, // 當(dāng)前 canvas
        bufferCanvas: null, // 離屏 canvas,緩存用
        currentRect: null, // 當(dāng)前矩形
        selectedRect: null, // 選中矩形
        selectedRectIndex: -1, // 選中矩形在矩形列表中的下標(biāo)
        labelName: "", // 矩形標(biāo)簽
        rects: [], // 保存當(dāng)前圖片的矩形
    };
},

然后是圖像部分,使用 canvas 繪制并展示,主要體現(xiàn)在以下方法中:

加載當(dāng)前圖片
loadImage() {
    this.currentImage = new Image();
    this.currentImage.src = this.imagePath;
    this.currentImage.onload = () => {
        this.currentImage.width *= this.dpr;
        this.currentImage.height *= this.dpr;
        this.setSize();
        this.drawCanvas();
    };
}
設(shè)置畫(huà)布大小
setSize() {
    // 未設(shè)置縮放倍率
    if (this.scale === 0) {
        // 獲取所在容器寬高
        const width = this.wrapper.clientWidth * this.dpr;
        const height = this.wrapper.clientHeight * this.dpr;
        // 計(jì)算縮放比例
        const scaleX = width / this.currentImage.width;
        const scaleY = height / this.currentImage.height;
        this.scale = Math.min(scaleX, scaleY);
        this.adaptiveScale = this.scale;
    }
    // 計(jì)算縮放后的圖片尺寸
    const scaledWidth = this.currentImage.width * this.scale;
    const scaledHeight = this.currentImage.height * this.scale;
    // 設(shè)置畫(huà)布寬高
    this.canvas.width = scaledWidth;
    this.canvas.height = scaledHeight;
    this.canvas.style.width = `${scaledWidth / this.dpr}px`;
    this.canvas.style.height = `${scaledHeight / this.dpr}px`;
    // 設(shè)置離屏畫(huà)布寬高
    this.bufferCanvas.width = scaledWidth;
    this.bufferCanvas.height = scaledHeight;
    this.bufferCanvas.style.width = `${scaledWidth / this.dpr}px`;
    this.bufferCanvas.style.height = `${scaledHeight / this.dpr}px`;
    // 設(shè)置居中
    this.$nextTick(() => {
        // 設(shè)置垂直居中
        if (this.wrapper.clientHeight <= scaledHeight / this.dpr) {
            // 畫(huà)布高度超過(guò)父元素視窗高度時(shí),取消居中設(shè)置
            this.wrapper.style.justifyContent = '';
        } else {
            // 畫(huà)布高度未超過(guò)父元素視窗高度時(shí),重新居中設(shè)置
            this.wrapper.style.justifyContent = 'center';
        }
        // 設(shè)置水平居中
        if (this.wrapper.clientWidth <= scaledWidth / this.dpr) {
            // 畫(huà)布寬度超過(guò)父元素視窗寬度時(shí),取消居中設(shè)置
            this.wrapper.style.alignItems = '';
        } else {
            // 畫(huà)布寬度未超過(guò)父元素視窗寬度時(shí),重新居中設(shè)置
            this.wrapper.style.alignItems = 'center';
        }
    });
}
繪制畫(huà)布
drawCanvas() {
    const ctx = this.canvas.getContext('2d');
    const bufferCtx = this.bufferCanvas.getContext('2d');
    const width = this.canvas.width;
    const height = this.canvas.height;
    // 繪制縮放后的圖片到離屏畫(huà)布
    bufferCtx.clearRect(0, 0, width, height);
    bufferCtx.drawImage(this.currentImage, 0, 0, width, height);
    // 繪制已創(chuàng)建矩形
    if (this.currentRect) {
        this.currentRect.draw(this.scale);
    }
    for (const rect of this.rects) {
        if (rect === this.selectedRect) {
            rect.color = 'rgba(255, 0, 0, 0.3)';
        } else {
            rect.color = 'rgba(0, 0, 255, 0.3)';
        }
        rect.draw(this.scale);
    }
    // 將縮放后的圖片繪制到主畫(huà)布
    ctx.drawImage(this.bufferCanvas, 0, 0, width, height);
}

繪制方法中使用到了 bufferCanvas,一個(gè)隱藏的 canvas 元素作為緩存,主要是為了避免繪制矩形框標(biāo)注時(shí)因重繪頻率過(guò)高產(chǎn)生的畫(huà)面閃爍現(xiàn)象。繪制效果如下:

受 LabelImg 啟發(fā)的基于 web 的圖像標(biāo)注工具,基于 Vue 框架

有了圖片,接下來(lái)就是考慮如何繪制矩形框標(biāo)注了,主要是鼠標(biāo)按下事件,鼠標(biāo)移動(dòng)事件和鼠標(biāo)抬起事件。代碼如下:

鼠標(biāo)按下
handleMouseDown(e) {
    const mouseX = e.offsetX;
    const mouseY = e.offsetY;
    this.prevX = mouseX;
    this.prevY = mouseY;
    // 找出被選中的矩形
    this.selectedRect = null;
    this.selectedRectIndex = -1;
    for (let i = this.rects.length - 1; i > -1; i--) {
        const rect = this.rects[i];
        if (rect.isSelected(mouseX, mouseY)) {
            this.selectedRect = rect;
            this.selectedRectIndex = i;
            break;
        }
    }
    if (this.creating) {
        // 新建
        const bufferCtx = this.bufferCanvas.getContext('2d');
        this.currentRect = new Rect(bufferCtx, this.dpr, mouseX, mouseY, this.scale);
    } else if (this.selectedRect) {
        // 拖動(dòng)或縮放
        this.selectedRect.mouseDown(mouseX, mouseY);
    }
}
鼠標(biāo)移動(dòng)
handleMouseMove(e) {
    // 獲取鼠標(biāo)在Canvas中的坐標(biāo)
    const mouseX = e.offsetX;
    const mouseY = e.offsetY;
    this.currentX = mouseX;
    this.currentY = mouseY;
    const ctx = this.canvas.getContext('2d');
    if (this.creating) {
        // 新建
        ctx.clearRect(0, 0, this.canvas.width, this.canvas.height);
        ctx.drawImage(this.bufferCanvas, 0, 0);
        // 繪制交叉輔助線
        ctx.beginPath();
        ctx.moveTo(mouseX * this.dpr, 0);
        ctx.lineTo(mouseX * this.dpr, this.canvas.height);
        ctx.moveTo(0, mouseY * this.dpr);
        ctx.lineTo(this.canvas.width, mouseY * this.dpr);
        ctx.strokeStyle = 'red'; // 設(shè)置線條顏色
        ctx.stroke();
        if (!this.currentRect) return;
        this.currentRect.maxX = mouseX;
        this.currentRect.maxY = mouseY;
    } else if (this.selectedRect) {
        // 拖動(dòng)或縮放
        this.selectedRect.mouseMove(e, this);
    }
    // 畫(huà)布狀態(tài)發(fā)生變化重新渲染
    if (this.creating || this.selectedRect) {
        this.drawCanvas(); // 繪制背景和已有矩形
    }
}
鼠標(biāo)抬起
handleMouseUp(e) {
    if (this.creating) {
        // 新建
        this.currentRect.maxX = e.offsetX;
        this.currentRect.maxY = e.offsetY;
        this.creating = false;
        // 矩形形狀合法,加入到矩形集合
        if (this.currentRect.minX !== this.currentRect.maxX
            && this.currentRect.minY !== this.currentRect.maxY) {
            this.showNameInput = true;
        }
    } else if (this.selectedRect) {
        // 拖動(dòng)或縮放
        this.selectedRect.mouseUp(this.currentImage.width, this.currentImage.height);
    }
    this.drawCanvas();
}

這三種鼠標(biāo)事件與實(shí)際矩形框標(biāo)注的繪制離不開(kāi)自定義矩形類(lèi)提供的方法,矩形類(lèi)定義如下:

自定義矩形類(lèi)
export default class Rect {
  constructor(ctx, dpr, startX, startY, scale) {
    this.name = 'undefined';
    this.timestamp = Date.now();
    /* 繪制相關(guān) */
    this.ctx = ctx;
    this.dpr = dpr;
    this.color = 'rgba(0, 0, 255, 0.3)';
    this.minX = startX;
    this.minY = startY;
    this.maxX = startX;
    this.maxY = startY;
    this.vertexSize = 8 * dpr;
    /* 縮放相關(guān) */
    this.scale = scale;
    this.realScale = scale;
    /* 狀態(tài)相關(guān) */
    this.dragging = false;
    this.resizing = false;
    this.changed = true;
    this.vertexIndex = -1;
  }

  /**
   * 調(diào)整起止坐標(biāo)
   */
  adjustCoordinate() {
    let temp = 0;
    if (this.minX > this.maxX) {
      temp = this.minX;
      this.minX = this.maxX;
      this.maxX = temp;
    }
    if (this.minY > this.maxY) {
      temp = this.minY;
      this.minY = this.maxY;
      this.maxY = temp;
    }
  }

  /**
   * 繪制矩形
   * @param scale 縮放倍率
   */
  draw(scale) {
    if (this.minX === this.maxX || this.minY === this.maxY) {
      return;
    }
    this.realScale = 1 / this.scale * scale;
    const factor = this.realScale * this.dpr;
    const minX = this.minX * factor;
    const minY = this.minY * factor;
    const maxX = this.maxX * factor;
    const maxY = this.maxY * factor;
    this.ctx.beginPath();
    this.ctx.moveTo(minX, minY);
    this.ctx.lineTo(maxX, minY);
    this.ctx.lineTo(maxX, maxY);
    this.ctx.lineTo(minX, maxY);
    this.ctx.lineTo(minX, minY);
    this.ctx.fillStyle = this.color;
    this.ctx.strokeStyle = "#fff";
    this.ctx.lineWidth = 1;
    this.ctx.lineCap = 'square';
    this.ctx.fill();
    this.ctx.stroke();
    // 繪制四個(gè)頂點(diǎn)
    this.drawVertex(minX, maxX, minY, maxY);
  }

  /**
   * 繪制矩形四個(gè)頂點(diǎn)
   * @param minX 縮放后的最小橫坐標(biāo)
   * @param maxX 縮放后的最大橫坐標(biāo)
   * @param minY 縮放后的最小縱坐標(biāo)
   * @param maxY 縮放后的最大縱坐標(biāo)
   */
  drawVertex(minX, maxX, minY, maxY) {
    if (this.dragging || this.resizing) {
      this.ctx.fillStyle = '#FF4500'; // 拖動(dòng)或縮放狀態(tài),紅色頂點(diǎn)
    } else {
      this.ctx.fillStyle = '#A7FC00'; // 正常狀態(tài),青色頂點(diǎn)
    }
    const size = this.vertexSize;
    this.ctx.fillRect(minX - size / 2, minY - size / 2, size, size);
    this.ctx.fillRect(maxX - size / 2, minY - size / 2, size, size);
    this.ctx.fillRect(maxX - size / 2, maxY - size / 2, size, size);
    this.ctx.fillRect(minX - size / 2, maxY - size / 2, size, size);
  }

  /**
   * 根據(jù)坐標(biāo)(x, y)判斷矩形是否被選中
   * @param x 橫坐標(biāo)
   * @param y 縱坐標(biāo)
   */
  isSelected(x, y) {
    return this.isPointInside(x, y) || this.isPointInsideVertex(x, y) !== -1;
  }

  /**
   * 判斷坐標(biāo)(x, y)是否在矩形內(nèi)部
   * @param x 橫坐標(biāo)
   * @param y 縱坐標(biāo)
   */
  isPointInside(x, y) {
    x = x / this.realScale;
    y = y / this.realScale;
    return x >= this.minX && x <= this.maxX && y >= this.minY && y <= this.maxY;
  }

  /**
   * 判斷坐標(biāo)(x, y)是否在矩形頂點(diǎn)內(nèi)部
   * @param x
   * @param y
   */
  isPointInsideVertex(x, y) {
    x = x / this.realScale;
    y = y / this.realScale;
    const vertices = [
      {x: this.minX, y: this.minY},
      {x: this.maxX, y: this.minY},
      {x: this.maxX, y: this.maxY},
      {x: this.minX, y: this.maxY}
    ];
    const size = this.vertexSize / 2;
    let index = -1;
    for (let i = 0; i < vertices.length; i++) {
      const vx = vertices[i].x;
      const vy = vertices[i].y;
      if (x >= vx - size && x <= vx + size && y >= vy - size && y <= vy + size) {
        // return i;
        index = i; break;
      }
    }
    return index;
  }

  /**
   * 歸一化為 yolo 格式
   * @param width 所在圖片寬度
   * @param height 所在圖片高度
   */
  normalize(width, height) {
    const scaledWidth = width * this.scale / this.dpr;
    const scaledHeight = height * this.scale / this.dpr;
    const rectWidth = (this.maxX - this.minX) / scaledWidth;
    const rectHeight = (this.maxY - this.minY) / scaledHeight;
    const centerX = (this.maxX + this.minX) / 2 / scaledWidth;
    const centerY = (this.maxY + this.minY) / 2 / scaledHeight;
    return {
      x: centerX,
      y: centerY,
      w: rectWidth,
      h: rectHeight,
    }
  }

  /**
   * 鼠標(biāo)按下事件,按下坐標(biāo)(x, y)
   * @param x
   * @param y
   */
  mouseDown(x, y) {
    this.vertexIndex = this.isPointInsideVertex(x, y);
    if (this.vertexIndex !== -1) {
      this.resizing = true;
    } else if (this.isPointInside(x, y)) {
      this.dragging = true;
    }
  }

  /**
   * 鼠標(biāo)移動(dòng)事件
   * @param e 鼠標(biāo)事件
   * @param that vue組件
   */
  mouseMove(e, that) {
    const mouseX = e.offsetX;
    const mouseY = e.offsetY;
    if (this.dragging) {
      this.changed = true;
      // 拖動(dòng)矩形
      const deltaX = mouseX - that.prevX;
      const deltaY = mouseY - that.prevY;
      const scaledDeltaX = (mouseX - that.prevX) / this.realScale;
      const scaledDeltaY = (mouseY - that.prevY) / this.realScale;
      this.minX += scaledDeltaX;
      this.minY += scaledDeltaY;
      this.maxX += scaledDeltaX;
      this.maxY += scaledDeltaY;
      that.prevX += deltaX;
      that.prevY += deltaY;
    }
    if (this.resizing) {
      this.changed = true;
      // 縮放矩形
      const scaledX = mouseX / this.realScale;
      const scaledY = mouseY / this.realScale;
      switch (this.vertexIndex) {
        case 0: // 左上角頂點(diǎn)
          this.minX = scaledX;
          this.minY = scaledY;
          break;
        case 1: // 右上角頂點(diǎn)
          this.maxX = scaledX;
          this.minY = scaledY;
          break;
        case 2: // 右下角頂點(diǎn)
          this.maxX = scaledX;
          this.maxY = scaledY;
          break;
        case 3: // 左下角頂點(diǎn)
          this.minX = scaledX;
          this.maxY = scaledY;
          break;
      }
    }
    this.draw();
  }

  /**
   * 鼠標(biāo)抬起事件
   * @param width 所在圖片寬度
   * @param height 所在圖片高度
   */
  mouseUp(width, height) {
    this.dragging = false;
    this.resizing = false;
    this.adjustCoordinate();
    // 避免縮放過(guò)程中把矩形縮成看不見(jiàn)的一點(diǎn)
    if (this.minX === this.maxX) {
      this.maxX += 1;
    }
    if(this.minY === this.maxY) {
      this.maxY += 1;
    }
  }
}

至此,核心功能基本實(shí)現(xiàn),至于對(duì)矩形框的命名、保存與刪除等操作,都比較簡(jiǎn)單,演示視頻中已經(jīng)提到了,這里不做過(guò)多介紹。最終效果如下(完整功能演示請(qǐng)看文章開(kāi)頭的視頻):

受 LabelImg 啟發(fā)的基于 web 的圖像標(biāo)注工具,基于 Vue 框架

——————————————我———是———分———割———線—————————————

長(zhǎng)大后的日子是一天快過(guò)一天,一年的時(shí)間就這么一聲不吭地溜走了,對(duì)比去年這個(gè)時(shí)候的我,貌似還是沒(méi)有太大的長(zhǎng)進(jìn),我這進(jìn)步速度就算是按年算也過(guò)于遲緩了,望各位引以為戒。我們有緣明年再見(jiàn)ヾ(?ω?`)o

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