使用QGraphicsItem自定义同心圆、旋转矩形和箭头等Item框体组件_qstyleoptiongraphicsitem

1、背景

在视觉项目开发过程中碰到了图像显示和ROI矩形框或其他框体的显示的需求，最早我在开发过程中直接将Halcon的显示窗口直接贴在Qt的控件上，这样就省去了图像转换后再绘图的操作（Halcon具有独特的图像格式HObject），但是Halcon没有图层的概念，只有create_drawing_object_circle这些算子可以使用，但这些在图像实时刷新的时候比较耗时且也没有图层可以操作（Win环境实时效果还行，Linux下较难实现实时效果），采用Qpixmap显示在UI端，并使用QGraphicsItem来实现自定义的图形显示需求，效果比使用Halcon窗口显示要好很多，本篇就如何实现自定义的QGraphicsItem开发实现各种图形的显示进行展开。

2、效果展示

目前根据需求，给出了如下图所示的图形的自定义效果，可以根据需要创建不同形状的图形框：

3、自定义创建同心圆

3.1 同心圆的创建

首先在创建的同心圆构造类里，有中心点，两个圆半径，以及两个圆上的Edge点（用于拖动改变圆大小），其类的定义如下

// 同心圆
class BConcentricCircle : public BCircle
{
public:
    BConcentricCircle(qreal x, qreal y, qreal radius1, qreal radius2, ItemType type);
    enum { Type = 22};
    int type() const
    {
        return Type;
    }
    void updateOtherRadius();
    void setAnotherEdge(QPointF p);
 
protected:
    virtual QRectF boundingRect() const override;
 
    virtual void paint(QPainter *painter,
                       const QStyleOptionGraphicsItem *option,
                       QWidget *widget) override;
 
    virtual void contextMenuEvent(QGraphicsSceneContextMenuEvent *event) override;
 
public:
    QPointF m_another_edge;
    qreal m_another_radius;
};

同心圆的策略是在圆的基础上再画一个圆，所以在其构造函数中要先去定义同心圆的几个点-圆心、圆上边缘点。

BConcentricCircle::BConcentricCircle(qreal x, qreal y, qreal radius1, qreal radius2, ItemType type)
    : BCircle(x, y, radius1, type), m_another_edge(x+radius2*sqrt(2)/2, y+radius2*sqrt(2)/2)
{
    BPointItem *point = new BPointItem(this, m_another_edge, BPointItem::Special);
    point->setParentItem(this);
    m_pointList.append(point);
    m_pointList.setRandColor();
 
    updateOtherRadius();
}

由构造函数可知，同心圆是由一个圆和另一个圆组成，其包含BCircle(x, y, radius1, type)，再以圆心和m_another_edge(x+radius2*sqrt(2)/2, y+radius2*sqrt(2)/2)去画另一个圆。其他部分实现如下：

void BConcentricCircle::updateOtherRadius()
{
    m_another_radius = sqrt(pow(m_center.x() - m_another_edge.x(), 2) +
                            pow(m_center.y() - m_another_edge.y(), 2));
}
 
void BConcentricCircle::setAnotherEdge(QPointF p)
{
    m_another_edge = p;
}
 
QRectF BConcentricCircle::boundingRect() const
{
    qreal temp = m_radius > m_another_radius ? m_radius : m_another_radius;
    return QRectF(m_center.x() - temp, m_center.y() - temp, temp * 2, temp * 2);
}
 
void BConcentricCircle::paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget)
{
    painter->setPen(this->pen());
    painter->setBrush(this->brush());
 
    QRectF ret(m_center.x() - m_another_radius, m_center.y() - m_another_radius, m_another_radius * 2, m_another_radius * 2);
    painter->drawEllipse(ret);
 
    BCircle::paint(painter, option, widget);
}

3.2 同心圆改变大小

创建同心圆时为我们创建了3个点，一个圆心点，一个内圆边缘点，一个外圆边缘点，拖动圆心点时，可实现Item整体的移动，而拖动内圆或外圆上的点时可以改变圆的大小。这里是创建一个点的类来实现拖动改变的效果。

class BPointItem : public QObject, public QAbstractGraphicsShapeItem
{
    Q_OBJECT
 
public:
    enum PointType {
        Center = 0, // 中心点
        Edge,       // 边缘点（可拖动改变图形的形状、大小）
        Special     // 特殊功能点
    };
 
    BPointItem(QAbstractGraphicsShapeItem* parent, QPointF p, PointType type);
 
    QPointF getPoint() { return m_point; }
    void setPoint(QPointF p) { m_point = p; }
 
protected:
    virtual QRectF boundingRect() const override;
 
    virtual void paint(QPainter *painter,
                       const QStyleOptionGraphicsItem *option,
                       QWidget *widget) override;
 
    virtual void mouseMoveEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event) override;
 
private:
    QPointF m_point;
    PointType m_type;
};

其中Paint函数用于画点，其实现函数如下：

void BPointItem::paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget)
{
    Q_UNUSED(option);
    Q_UNUSED(widget);
    painter->setPen(this->pen());
    painter->setBrush(this->brush());
    this->setPos(m_point);
 
    switch (m_type) {
    case Center:
        painter->drawEllipse(-4, -4, 8, 8);
        break;
    case Edge:
        painter->drawRect(QRectF(-4, -4, 8, 8));
        break;
    case Special:
        painter->drawRect(QRectF(-4, -4, 8, 8));
        break;
    default: break;
    }
}

然后通过mouseMoveEvent事件函数修改边缘点位置后驱动同心圆类里的Paint函数进行重绘

void BPointItem::mouseMoveEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event)
{
    if ( event->buttons() == Qt::LeftButton ) {
        qreal dx = event->scenePos().x() - event->lastScenePos().x();
        qreal dy = event->scenePos().y() - event->lastScenePos().y();
 
        BGraphicsItem* item = static_cast<BGraphicsItem *>(this->parentItem());
        BGraphicsItem::ItemType itemType = item->getType();
 
        switch (m_type) {
        case Center: {
                item->moveBy(dx, dy);
                this->scene()->update();            
        } break;
        case Edge: {
                switch (itemType) {
                case BGraphicsItem::ItemType::Ellipse: {
                        BEllipse *ellipse = dynamic_cast<BEllipse *>(item);
                        ellipse->setEdge(m_point);
               } break;
               case BGraphicsItem::ItemType::Circle: {
                        BCircle *circle = dynamic_cast<BCircle *>(item);
                        circle->setEdge(m_point);
                        circle->updateRadius();
               } break;
               case BGraphicsItem::ItemType::Concentric_Circle: {
                       BCircle *circle = dynamic_cast<BCircle *>(item);
                       circle->setEdge(m_point);
                       circle->updateRadius();
               } break;
               case BGraphicsItem::ItemType::Pie: {
                       BPie *pie = dynamic_cast<BPie *>(item);
                       pie->setEdge(m_point);
                       pie->updateRadius();
                       pie->updateAngle();
               } break;
               case BGraphicsItem::ItemType::Chord: {
                       BChord *chord = dynamic_cast<BChord *>(item);
                       chord->setEdge(m_point);
                       chord->updateRadius();
                       chord->updateEndAngle();
               } break;
               case BGraphicsItem::ItemType::Rectangle: {
                       BRectangle *rectangle = dynamic_cast<BRectangle *>(item);
                       rectangle->setEdge(m_point);
               } break;
            default: break;
            }
        } break;
        default: break;
        }

4、自定义创建箭头

这里基本操作跟步骤3差不多，这里我在使用的时候不需要修改箭头直线的长短，所以我只进行了箭头的创建类：

//箭头
class BArrow : public QGraphicsItem
{
  public:
    BArrow();
    BArrow(QPointF startPoint,QPointF endPoint);
    void setLineItem(QPointF startP, QPointF endP);
    void setColor(QColor color);
        enum { Type = 33};
    int type() const
    {
        return Type;
    }
protected:
    virtual QRectF boundingRect() const override;
 
    virtual void paint(QPainter *painter,
                       const QStyleOptionGraphicsItem *option,
                       QWidget *widget) override;
private:
    void CreatePointNodes(void);
private:
    QPointF m_EndP;
    QPointF m_points[3];           //保存箭头的顶点
    QColor  m_Color;               //设置箭头颜色
};

这里我们通过起点和终点来创建一个箭头直线，使用setLineItem函数来修改箭头直线的尺寸，使用setColor函数来设置箭头的颜色。实现代码如下：

BArrow::BArrow()
{
 
}
 
BArrow::BArrow(QPointF startPoint, QPointF endPoint)
{
 
    setFlag(ItemIsSelectable);
    setAcceptHoverEvents(true);
 
    m_Color = Qt::green;
    setLineItem(startPoint,endPoint);
 
}
 
void BArrow::setLineItem(QPointF startP, QPointF endP)
{
    m_EndP = endP - startP;
 
    CreatePointNodes();
}
 
void BArrow::setColor(QColor color)
{
   m_Color = color;
}
 
void BArrow::CreatePointNodes()
{
    //箭头直线与水平方向的夹角再加pi
    float angle = atan2(m_EndP.y(), m_EndP.x()) + 3.1415926;
    //这两个值需要根据实际场景的坐标大小进行调整，
    float ExtRefArrowLenght = 4;//箭头末端大小的长度，
    float ExtRefArrowDegrees = 1.047;//箭头末端顶角的一半
 
    m_points[0] = m_EndP;
     //求得箭头点1坐标
    m_points[1].setX(m_EndP.x() + ExtRefArrowLenght * cos(angle - ExtRefArrowDegrees));
    m_points[1].setY(m_EndP.y() + ExtRefArrowLenght * sin(angle - ExtRefArrowDegrees));
    //求得箭头点2坐标
    m_points[2].setX(m_EndP.x() + ExtRefArrowLenght * cos(angle + ExtRefArrowDegrees));
    m_points[2].setY(m_EndP.y() + ExtRefArrowLenght * sin(angle + ExtRefArrowDegrees));
 
 
}
 
QRectF BArrow::boundingRect() const
{
    return QRectF(0, 0, m_EndP.x(), m_EndP.y());
}
 
 
void BArrow::paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget)
{
    painter->setRenderHint(QPainter::Antialiasing, true);                   //设置反走样，防锯齿
    QPen pen(m_Color, 2, Qt::SolidLine, Qt::RoundCap, Qt::RoundJoin);
    QBrush brush(m_Color, Qt::SolidPattern);
 
    painter->setPen(pen);
    painter->setBrush(brush);
 
    QLineF line(0, 0, m_EndP.x(), m_EndP.y());
    painter->drawLine(line);
 
    painter->drawPolygon(m_points, 3);
}

5、函数调用

在Mainwindow中直接使用指针来调用
 

    BConcentricCircle *m_conCircle = new BConcentricCircle(0, 0, 50, 80, BGraphicsItem::ItemType::Concentric_Circle);
    m_scene->addItem(m_conCircle);
 
    BArrow *m_Arrow = new BArrow(QPointF(0,0),QPointF(100,100));
    m_Arrow->setPos(50,50);
    m_Arrow->setColor(Qt::red);
    m_scene->addItem(m_Arrow);

6、总结

这个自定义的Item构建本身并不难，主要是要了解QGraphicsView中的View、Scene、Item以及控件之间的坐标对应关系，有机会我也会针对这个进行详细的学习和回顾。本文中涉及了其他的框体创建未详细介绍，如果感兴趣可以查看代码自行了解，详细代码如下：

本节详细源码