OpenCV学习笔记(1)

学习目标：

掌握OpenCV最基本的安装配置、OpenCV类库中最基本的类和函数的使用方法。

一、OpenCV

1、OpenCV十一个优秀的开源图像处理算法库，包含一系列C函数和少量的C++类，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。

2、OpenCV为Intel公司的Integrated Performance Primitives（IPP）提供了透明接口。如果有为特定处理器优化的IPP库，OpenCV将在运行时自动加载这些库。

3、OpenCV库特点及组成

优点：（1）跨平台——Windows、Linux；（2）免费（开放源代码）；（3）速度快使用方便；（4）可扩展性好；（5）通用的图像视频载入、保存和获取模块。

模块：（1）CxCore：基本结构和算法函数；（2）Cv：图像处理和计算机视觉功能（主要的OpenCV函数）；（3）CvAux：PCA，HMM等函数；（4）HighGUI：用户交互部分。（5）ML：机器学习模块。（6）CvCam：（加入到HighGUI中）

4、OpenCV资源

（1）OpenCV中文站：www.opencv.org.cn  （中科院自动化所维护）

（2）OpenCV中文论坛：www.opencv.org.cn/forum

（3）OpenCV英文http://opencvlibrary.sourceforge.net/

（4）项目主页、源代码及文档下载：http://sourceforge.net/projects/opencvlibrary

（5）书籍

学习OpenCV（Learning OpenCV）    

基于OpenCV的计算机视觉技术实现

OpenCV教程(基础篇)

5、支持开发语言：C、Python

6、版本：

1.0、1.2、2.0、2.1、2.2、2.3、2.3.1

我们使用的是1.0版本

7、安装

（1）安装OpenCV

（2）配置window环境变量

（3）配置Visual C++ 6.0

全局设置

菜单Tools->Options->Directories：先设置lib路径，选择Library files，在下方填入路径： 

C:\\Program Files\\OpenCV\\lib

然后选择include files，在下方填入路径： 

C:\\Program Files\\OpenCV\\cxcore\\include

C:\\Program Files\\OpenCV\\cv\\include

C:\\Program Files\\OpenCV\\cvaux\\include

C:\\Program Files\\OpenCV\\ml\\include

C:\\Program Files\\OpenCV\\otherlibs\\highgui

C:\\Program Files\\OpenCV\\otherlibs\\cvcam\\include

然后选择source files，在下方填入路径： 

C:\\Program Files\\OpenCV\\cv\\src

C:\\Program Files\\OpenCV\\cxcore\\src

C:\\Program Files\\OpenCV\\cvaux\\src

C:\\Program Files\\OpenCV\\otherlibs\\highgui

C:\\Program Files\\OpenCV\\otherlibs\\cvcam\\src\\windows

项目设置

每创建一个将要使用OpenCV的VC Project，都需要给它指定需要的lib。菜单：Project->Settings，然后将Setting for选为All Configurations，然后选择右边的link标签，在Object/library modules附加上 

cxcore.lib cv.lib ml.lib cvaux.lib highgui.lib cvcam.lib

二、OpenCV体系结构

1、常用数据结构体系

基础数据类型包括：图像类的IplImage、矩阵类的CvMat、可变集合类的CvSeq、CvSet、CvGraph以及用于柱状图的混合类CvHistogram

帮助数据类型包括：二维点坐标CvPoint、图像高宽的CvSize，迭代过程结束条件CvTermCriteria、图像转换内核的IplConvKernel和空间力矩的CvMoments。

如：CvSize

Typedef struct CvSize

{int width；

 Int height；

}CvSize；

与CvSize相关的构造函数：

Inline CvSize cvSize（int width， int height）；

2、常用类体系

CxCore、CV、CvAux、HighGUI、CvCam

所有的函数命名都以“cv”开头，然后是该函数的行为或者作用目标。

如：用来创建图像的函数“cvCreateImage”、载入图像的函数“cvLoadImage”。

3、示例

例1、显示图像（2.2.3）

#include "cv.h"                              /* OpenCV的基本函数头文件 */

#include "highgui.h"                         /* OpenCV的图像显示函数头文件 */

void  main()

{

    IplImage *src; /* 定义IplImage指针变量src */

    /* 将src指向当前工程文件目录下的图像

    /* 定义一个窗口名为src的显示窗口 */

        /* 在src窗口中，显示src指针所指的图像 */ 

    cvWaitKey(0);                          /* 无限等待，即图像总显示 */

    /* 保存图像到D盘根目录下 */

        /* 销毁窗口 */

    cvReleaseImage(&src);                   /* 释放IplImage指针src */

}

说明：

（1）cvLoadImage：图像载入函数

IplImage * cvLoadImage（const char * filename， int iscolor=1）；

Iscolor：默认读取图像的原通道数（-1），强制转化读取图像为灰度图（0），读取彩色图（1）。

（2）cvNamedWindow：窗口定义函数

Int cvNamedWindow（const char * name，unsigned long flags）；

    Flags：CV_WINDOW_AUTOSIZE（1）和0

（3）cvShowImage：图像显示函数

Void cvShowImage（const char * name，const CvArr * image）；

（4）cvSaveImage：图像保存函数

Int cvSaveImage（const char * filename，const CvArr * image）；

（5）cvDestroyWindow：窗口销毁函数

Void cvDestroyWindow（const char * name）；

（6）cvReleaseImage：图像销毁函数

Void cvReleaseImage（IplImage ** image）；

（7）cvCreateImage：创建图像

IplImage * cvCreateImage（CvSize size, int depth, int channels）；

//depth：图像元素的位深度；channels：每个像素的颜色通道数量

例2  添加按钮，显示图像（2.3）

创建对话框MFC项目，添加按钮

void COpenCVTest2Dlg::OnLoadingimage() 

{

OFN_FILEMUSTEXIST|OFN_PATHMUSTEXIST|OFN_HIDEREADONLY,

    char title[]= {"Open Image"};

    dlg.m_ofn.lpstrTitle= title;

    if (dlg.DoModal() == IDOK) {

        CString path= dlg.GetPathName();

//        ImageProcessor ip(path);

      }

}

添加ImageProcessor类

#if !defined IMAGEPROCESSOR

#define IMAGEPROCESSOR   /* 宏定义 */ 

#include "cv.h"   /*包含cv类头文件 */

#include "highgui.h"  /*包含highgui类头文件 */

class ImageProcessor 

{

    IplImage* img;

public:

    ImageProcessor(CString filename, bool display=true)

    {

        img = cvvLoadImage( filename );

        if (display)

        {

            cvvNamedWindow( "Original Image", 1 );  

/*1为CV_WINDOW_AUTOSIZE，表示窗口尺寸与图像原始尺寸相同*/

            cvvShowImage( "Original Image", img );  /* 显示图片 */

        }

    }

    ~ImageProcessor()

    {

        cvReleaseImage( &img );  /* 释放图象指针 */

    }

};

#endif

例3、用命令行传递图像名称（3-1）

#include "cv.h"

#include "highgui.h"

int main(int argc, char ** argv)

{

    IplImage * pImg;

    if (argc==2 && (pImg=cvLoadImage(argv[1],1))!=0)

    {

        cvNamedWindow("Image",1);  //创建窗口

        cvShowImage("Image",pImg);

        cvWaitKey(0);

        cvDestroyWindow("Image");

        cvReleaseImage(&pImg);

        return 0;

    }

    else if (argc==3 && (pImg=cvLoadImage(argv[1],1))!=0)

    {

     IplImage * pImg2=cvCreateImage(cvGetSize(pImg),pImg->depth,pImg->nChannels);

        cvCopy(pImg,pImg2,NULL);

        cvSaveImage(argv[2],pImg2);

        cvNamedWindow("Image",1);

        cvShowImage("Image",pImg);

        cvWaitKey(0);

        cvDestroyWindow("Image");

        cvReleaseImage(&pImg);

        return 0;

    }

    return -1;

}

例4图像大小变换（3-2）

#include "cv.h"

#include "highgui.h"

#include "math.h"

int main(int argc, char ** argv)

{

    IplImage * src =0;

    IplImage * dst =0;

    double scale = 0.618;

    CvSize dst_cvsize;

    if (argc == 2 && (src=cvLoadImage(argv[1],1))!=0)

    {

     dst_cvsize.width = (int) (src->width * scale);

     dst_cvsize.height= (int) (src->height * scale);

     dst = cvCreateImage(dst_cvsize, src->depth, src->nChannels);

        cvResize(src,dst,CV_INTER_LINEAR);

        cvNamedWindow("src",CV_WINDOW_AUTOSIZE);

        cvNamedWindow("dst",CV_WINDOW_AUTOSIZE);

        cvShowImage("src",src);

        cvShowImage("dst",dst);

        cvWaitKey(0);

        cvReleaseImage(&src);

        cvReleaseImage(&dst);

        cvDestroyWindow("src");

        cvDestroyWindow("dst");

    }

    return 0;

}

说明：

（1）cvSize类型：表示矩形尺寸的结构，分别定义了矩形的宽度和高度。

cvSize cvsize=cvSize（800,600）；

cvSize cvsize;

cvsize.width=800；

cvsize.height=600；

（2）cvResize：图像大小变换

Void cvResize（const CvArr * src, CvArr * dst, int interpolation=CV_INTER_LINEAR）；

Src：输入图像，dst：输出图像，interpolation：修改、补插方法（CV_INTER_NN：最近邻插值，CV_INTER_LINEAR：双线性插值，CV_INTER_AREA：像素面积相关重采样，CV_INTER_CUBIC：立方插值）。

例5：边缘检测（3-3）

#include "cv.h"

#include "highgui.h"

int main(int argc, char ** argv)

{

    IplImage * pImg =NULL;

    IplImage * pCannyImg =NULL;

    if (argc == 2 && (pImg=cvLoadImage(argv[1],0))!=0)

    {

        pCannyImg = cvCreateImage(cvGetSize(pImg),IPL_DEPTH_8U,1);

        cvCanny(pImg,pCannyImg,50,150,3);

        cvNamedWindow("canny",CV_WINDOW_AUTOSIZE);

        cvShowImage("canny",pCannyImg);

        cvWaitKey(0);

        cvReleaseImage(&pCannyImg);

        cvDestroyWindow("canny");

        return 0;

    }

    return -1;

}

说明：

cvCanny：图像边缘检测

void cvCanny（const CvArr * image，CvArr * edges，double threshold1，double threshold2，int aperture_size=3）；

参数：

Image：输入图像，edges：输出边缘图像，threshold1：第一个阈值，threshold2：第二个阈值，小阈值用来控制边缘连接，大阈值用来控制边缘的初始分割。aperture_size：Sobel算子内核大小。

其他常用函数还有：cvSobel、cvLaplace、cvErode、cvDilate、cvSmooth、cvThreshold等。

图像分类

（1）黑白图像：图像的每个像素只能是黑或者白，没有中间的过渡，故称为二值图像，二值图像的像素值为0、1。

（2）灰度图像：每个像素信息由一个量化的灰度级来描述的图像，没有彩色信息。

（3）彩色图像：每个像素信息由RGB三原色构成的图像，其中RGB是由不同的灰度级来描述的。

例6：视频播放（3-4）

#include "cv.h"

#include "cxcore.h"

#include "highgui.h"

int main(int argc, char ** argv)

{

    cvNamedWindow("test",CV_WINDOW_AUTOSIZE);

    CvCapture * capture =cvCreateFileCapture(argv[1]);

    IplImage * frame;

    while (1)

    {

        frame=cvQueryFrame(capture);

        if (!frame) break;

        cvShowImage("test",frame);

        char c=cvWaitKey(33);

        if (c==27) break;

    }

    cvReleaseCapture(&capture);

    cvDestroyWindow("test");

}

说明：

（1）CvCapture：视频获取结构

（2）cvCreateFileCapture：初始化从文件中获取视频

CvCapture* cvCreateFileCapture( const char* filename );

函数cvCreateFileCapture给指定文件中的视频流分配和初始化CvCapture结构。 当分配的结构不再使用的时候，它应该使用cvReleaseCapture函数释放掉。

（3）cvCreateCameraCapture ：初始化从摄像头中获取视频 

CvCapture* cvCreateCameraCapture( int index );

index ：要使用的摄像头索引。如果只有一个摄像头或者用哪个摄像头也无所谓，那使用参数-1应该便可以。 

函数cvCreateCameraCapture给从摄像头的视频流分配和初始化CvCapture结构。目前在Windows下可使用两种接口：Video for Windows（VFW）和Matrox Imaging Library（MIL）； Linux下也有两种接口：V4L和FireWire（IEEE1394）。 

（4）cvQueryFrame ：从摄像头或者文件中抓取并返回一帧 

IplImage* cvQueryFrame( CvCapture* capture );

函数cvQueryFrame从摄像头或者文件中抓取一帧，然后解压并返回这一帧。这个函数仅仅是函数cvGrabFrame和函数cvRetrieveFrame在一起调用的组合。返回的图像不可以被用户释放或者修改。抓取后，capture被指向下一帧，可用cvSetCaptureProperty调整capture到合适的帧。 

注意： cvQueryFrame返回的指针总是指向同一块内存。建议cvQueryFrame后拷贝一份。而且返回的帧需要FLIP后才符合OPENCV的坐标系。若返回值为NULL，说明到了视频的最后一帧。 

cvReleaseCapture ：释放CvCapture结构 

void cvReleaseCapture( CvCapture** capture );

函数cvReleaseCapture释放由函数cvCreateFileCapture或者cvCreateCameraCapture分配的CvCapture结构。 

注:若从capture中使用cvQueryFrame获取图像指针，在releaseCapture的时候同时函数释放图像指针，用户不用再自己释放。