opencv笔记

Opencv特征：

1.开源计算机视觉库采用C/C++编写

2.目的是开发实时应用程序

3.于操作系统、硬件和图形管理器

4.具有通用的图像、视频载入，保存和获取模块

5.具有底层和高层的应用开发包

Opencv目标：为解决计算机视觉问题提供基本工具

基本组成：高层函数、基本函数

Opencv模块（主要）

1、CV 主要的OpenCV函数：图像处理与视觉算法

2、ML 机器学习、模式分类和回归分析，统计分离器

3、HighGUI 图像视频输入/出

4、CXcore 数据结构与线性代数支持，基本函数

常用的视频处理：

彩色跟踪，点跟踪，动运分割，边缘检测

常用的图像处理：

边缘检测，分割，形态学操作，直方图，距离变换，椭圆拟合

命名规则：

1.通用矩阵数据类型 ：CV_(位数)(S｜U｜F)C（通道数）  ---位数也叫作深度

S：带符，U：无符，F：浮点， CV_32FC2 ：32位浮点数双通道矩阵

2.通用图像数据类型：IPL_DEPTH_(位数)( S｜U｜F)

IPL_DEPTH_8U ：8位无符号整数图像

一、基础知识

1.基础数据结构

    1.1. CvPoint

CvPoint 二维坐标系下的点，类型为整型 

typedef struct CvPoint

 {

    int x; /* X坐标, 通常以0为基点 */

    int y; /* y坐标, 通常以0为基点 */

 }

1.2. CvSize  矩形框大小，以像素为精度 

typedef struct CvSize

{

    int width; /* 矩形宽 */

    int height; /* 矩形高 */

}

1.3．CvRect  矩形框的偏移和大小

typedef struct CvRect

{

    int x; /* 方形的最左角的x-坐标 */

    int y; /* 方形的最上或者最下角的y-坐标 */

    int width; /* 宽 */

    int height; /* 高 */

 }

1.4. CvScalar 定义存放1- 4个数值的数组。

            typedef struct Cvscalar{

            double val[4];

}CvScalar;  //可用来表示RGBA的值，A＝alpha透明度

    1.5. IplImage

        width, height ,depth (深度)，nchannels (通道数) , origin (原点坐标)

        imageData  , ROI

1.6 CvMemStorage  内存存储器

typedef struct CvMemStorage

{

struct CvMemBlock* bottom;/* first allocated block */

struct CvMemBlock* top; /* the current memory block - top of the stack */

struct CvMemStorage* parent; /* borrows new blocks from */

int block_size; /* block size */

int free_space; /* free space in the top block (in bytes) */

} CvMemStorage;

内存存储器是一个可用来存储诸如序列，轮廓，图形,子划分等动态增长数据结构的底层结构。它是由一系列以同等大小的内存块构成，呈列表型 ---bottom 域指的是列首，top 域指的是当前指向的块但未必是列尾.在bottom和top之间所有的块(包括bottom, 不包括top）被完全占据了空间；在 top和列尾之间所有的块（包括块尾，不包括top)则是空的；而top块本身则被占据了部分空间 -- free_space 指的是top块剩馀的空字节数。 

新分配的内存缓冲区（或显式的通过 cvMemStorageAlloc 函数分配，或隐式的通过 cvSeqPush, cvGraphAddEdge等高级函数分配）总是起始于当前块（即top块)的剩馀那部分，如果剩馀那部分能满足要求（够分配的大小）。分配后，free_space 就减少了新分配的那部分内存大小，外加一些用来保存适当列型的附加大小。当top块的剩馀空间无法满足被分配的块（缓冲区）大小时，top块的下一个存储块被置为当前块（新的top块） -- free_space 被置为先前分配的整个块的大小。 

如果已经不存在空的存储块（即：top块已是列尾），则必须再分配一个新的块（或从parent那继承,见 cvCreateChildMemStorage)并将该块加到列尾上去。于是，存储器（memory storage)就如同栈（Stack)那样, bottom指向栈底，(top, free_space)对指向栈顶。栈顶可通过 cvSaveMemStoragePos保存，通过 cvRestoreMemStoragePos 恢复指向， 通过 cvClearStorage 重置。

二、矩阵 

1.分配与释放

1.1. 分配矩阵        CvMat* cvCreateMat( int rows, int cols, int type );

                    例如：CvMat* M = cvCreateMat( 4 , 4, CV_32FC1 );

1.2. 释放矩阵        void cvReleaseMat( CvMat * * );

                    例如：CvMat* M = cvCreateMat( 4 , 4, CV_32FC1 );

 cvReleaseMat(&M);

    1.3. 复制矩阵    CvMat* cvCloneMat( CvMat * );

                    例如：CvMat* M2 = cvCloneMat( M1 );

1.4. 初始化矩阵    double a[] ={ 1,2,3,4,  5,6,7,8,  9,10,11,12};

                    CvMat Ma = cvMat( 3 , 4, CV_FC1 , a );

                    Or  cvInitMatHeader( &Ma , 3 , 4, CV_FC1 , a);

2.矩阵的访问

2.1. 直接访问（常用）        cvmSet( M , i , j , 2.0 );  ==  set M( i , j )

                    t = cvmGet ( M , i , j );  == get M( i , j )

2.2. 已知对齐方式直接访问

                CvMat * M = cvCreateMat( 4 , 4 , CV_32FC1 );

             int n = M->cols;

             float * data = M->data.fl; （若位是data.db）

                data[i*n+j] = 3.0; 

2.3.未知对齐方式直接访问

int step = M->step / sizeof (float); float * data = M->data.fl;

(data+i*step)[j] = 3.0;

3.矩阵的操作

3.1．cvAdd( Ma , Mb , Mc );矩阵加 ｜｜cvsub减，cvMatMul( Ma, Mb, Mc)矩阵乘

3.2．cvTranspose(&Ma,&Mb);转置  （注意，Ma与Mb必须是对应的，Ma行＝Mb列）

3.3.    cvInvert(&Ma,&Ma,CV_LU); 求逆矩阵

三、 GUI命令 

1.    基本操作

    IplImage* img =  cvLoadImage(filename,1); //声明IplImage指针

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

       cvMoveWindow( “Image” , 100 ,100); 偏移量从左上角起

       cvResizeWindow( “Image” , 100 , 100 ); 缩放窗口

    cvShowImage( "Image", img ); //显示图像

    cvWaitKey(0); //等待按键

    cvDestroyWindow( "Image" );//销毁窗口

    cvReleaseImage( &img ); //释放图像

四、图像的使用与操作   

1.分配与释放，如上

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

            其中，size 是一个cvSize结构，

                 depth 为像素深度，用比特表示，IPL_DEPTH_（8U｜16S｜F）等

       channels 为每个像素的通道数，通道为交叉排列，一幅彩色图像通常排列为 b0 g0 r0  b1 g1 r1  b2 g2 r2

例如：IplImage * img = cvCreateImage( cvSize (0,480) , IPL_DEPTH_F, 3 )

2. 复制图像   IplImage * img2 = cvCloneImage(img1);

3.反转图像

4.图像操作

4.1. 从文件读

        IplImage * img = 0;

        img = cvLoadImage (filename , flag );

        if (!img) printf ( “不能打开图像” );

    其中，flag>0载入图像强制为3通道彩色，=0强制为灰度图像 ，<0通道数由图像定

4.2 写图像入文件 (例3-3 改图像文件格式)

    不能保存图像” );

4.3. 绘制命令

     4.3.1. 画矩形 （下面语句画一个对角（100,100）（200,200）线粗1的红色矩形）

        cvRectangle (img , cvPoint (100, 100) , cvPoint ( 200, 200 ) , cvScalar (255 , 0 ,0), 1 );

     4.3.2. 画圆 [中心点，半径，绿色，线粗]

        cvCircle ( img , cvPoint ( 100, 100) , 20 , cvScalar( 0, 255 , 0) , 1 );

     4.3.3. 画线段 [起点，终点，绿色，线粗]

        cvLine ( img , cvPoint (100 , 100),cvPoint (200, 200 ) , cvScalar(0, 255 , 0) , 1 );

  4.3.4. 画多边形

        CvPoint curve1[] = {10,10,  10,100,  100,100,  100,10};

CvPoint curve2[] = {30,30,  30,130,  130,130,  130,10};

CvPoint * curveArr[ 2 ] = { curve1 , curve2};

int nCurvePts[ 2 ] = {4,5};

int nCurves = 2;

int isCurveClosed = 1;

cvPolyLine(img, curveArr, nCurvePts, nCurves, isCurveClosed, cvScalar(0,255,0,0), 1,1,0);

(图像文件，顶点指针数组，顶点数数组，多边形个数，封闭，颜色，粗细，线类型，0)

五、视频的使用与操作

5.1 从视频序列中捕捉图像帧

    5.1.1. 对摄像头的初始化捕捉

        CvCapture * capture  =  cvCaptureFromCAM(0);

5.1.2.对文件的初始化捕捉

CvCapture * capture  =  cvCaptureFormAVI( *infile.avi );

5.1.3.捕捉某一帧

5.1.4.释放捕捉源

cvReleaseCapture (&capture); 注意，从视频捕捉的帧不用释放

5.2 从摄像头获取信息

5.3. 对AVI文件的处理

    cvcamPlayAVI(filename, HWND, 320, 240, callback);

六、模式识别与图像处理

1.图像处理

1.1 边缘检测

1.2数图像中的拐点数