与OpenCV的第三天

第一件事：HighGUI 模块学习

1. OpenCV 命名空间

之前的代码每一个 OpenCV 类和函数之前都会加上 cv:: ，这是因为 OpenCV 的代码都是定义在命名空间 cv 之内的，需要通过在类和函数之前加上 cv:: 对 cv 命名空间内的类和函数进行调用。但是还有一种更方便的用法，是在代码开头的适当位置加上 using namespace cv; 这句代码。规定之后的程序都位于此命名空间之内。
比如：

#include 
using namespace cv;

这样，之后的程序都不需要再加 cv:: 前缀。

2. 图像载入： imread 函数

imread 函数用于读取文件中的图片到 OpenCV 中。原型如下：

Mat imread(const string& filename, int flags = 1);

• 第一个参数，const string& 类型的变量，需要填入图片的路径名。
  支持如下类型的图像输入：

类型	后缀
位图	*.bmp，*.dib
JPEG文件	*.jpeg，*.jpg，*.jpe
JPEG 2000 文件	*.jp2
PNG图片	*.png
便携文件格式	*.pbm，*.pgm，*ppm
Sun rasters 光栅文件	*.sr，*.ras
TIFF 文件	*.tiff，*.tif

• 第二个参数，int 类型的变量，指定一个加载图像的显示颜色类型。默认值为 1，表示载入三通道的彩色图。我们可以在 imgcodecs_c.h（ OpenCV2 中，被定义在 higui_c.h 文件中） 文件中找到这个枚举的定义：

enum
{
/* 8bit, color or not */
    CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED  =-1,
/* 8bit, gray */
    CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE  =0,
/* ?, color */
    CV_LOAD_IMAGE_COLOR      =1,
/* any depth, ? */
    CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH   =2,
/* ?, any color */
    CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR   =4,
/* ?, no rotate */
    CV_LOAD_IMAGE_IGNORE_ORIENTATION  =128
};

参数名	介绍
CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED	和 CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR 相比，除了会载入Alpha通道外基本是同等效果的，所以这个参数渐渐使用的很少了。
CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE	将图像转为灰度再返回。
CV_LOAD_IMAGE_COLOR	将图像转换为3通道彩色再返回。
CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH	若载入图像深度为 16 位 或 32 位，就返回对应深度的图像，否则将图像深度转为8位再返回。
CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR	保持颜色通道不变
CV_LOAD_IMAGE_IGNORE_ORIENTATION	忽略图片文件中的 orientation 旋转参数载入

注意：如果输入的参数之间有冲突，则会采用较小的值。如 CV_LOAD_IMAGE_COLOR | CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR 将按照 CV_LOAD_IMAGE_COLOR 载入三通道图。

若这个参数不取这个枚举值，那么将会按照：

• flags > 0 返回 3 通道彩色图（CV_LOAD_IMAGE_COLOR）；
• flags = 0 返回灰度图（CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE）；
• flags < 0 返回包含Alpha通道的彩色图（CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED）；

这个规则载入图像。

3.图像显示： imshow 函数

imshow 用于在指定窗口显示图像，原型如下：

void imshow(const string& winname, InputArray Mat);

• 第一个参数：const string& 类型的变量，需要显示的窗口名。
• 第二个参数：InputArray 类型的变量，需要显示的图像。如果窗口是用 CV_WINDOW_AUTOSIZE（默认值） 创建的，那么就按图像原始大小显示（窗口会自动适应图片大小）。否则缩放图像适应窗口大小。而 imshow 函数对图像深度的缩放会规范到[0,255] 区间，即 8 位深度。

InputArray 类型：

在 opencv_core 模块中的 mat.hpp 头文件中可以找到该类型定义：

typedef const _InputArray& InputArray;

class CV_EXPORTS _InputArray
{
public:
    enum {
        KIND_SHIFT = 16,
        FIXED_TYPE = 0x8000 << KIND_SHIFT,
        FIXED_SIZE = 0x4000 << KIND_SHIFT,
        KIND_MASK = 31 << KIND_SHIFT,

        NONE              = 0 << KIND_SHIFT,
        MAT               = 1 << KIND_SHIFT,
        MATX              = 2 << KIND_SHIFT,
        STD_VECTOR        = 3 << KIND_SHIFT,
        STD_VECTOR_VECTOR = 4 << KIND_SHIFT,
        STD_VECTOR_MAT    = 5 << KIND_SHIFT,
        EXPR              = 6 << KIND_SHIFT,
        OPENGL_BUFFER     = 7 << KIND_SHIFT,
        CUDA_HOST_MEM     = 8 << KIND_SHIFT,
        CUDA_GPU_MAT      = 9 << KIND_SHIFT,
        UMAT              =10 << KIND_SHIFT,
        STD_VECTOR_UMAT   =11 << KIND_SHIFT,
        STD_BOOL_VECTOR   =12 << KIND_SHIFT,
        STD_VECTOR_CUDA_GPU_MAT = 13 << KIND_SHIFT
    };

    _InputArray();
    _InputArray(int _flags, void* _obj);
    _InputArray(const Mat& m);
    _InputArray(const MatExpr& expr);
    _InputArray(const std::vector& vec);
    template _InputArray(const Mat_<_Tp>& m);
    template _InputArray(const std::vector<_Tp>& vec);
    _InputArray(const std::vector& vec);
    template _InputArray(const std::vector >& vec);
    template _InputArray(const std::vector >& vec);
    template _InputArray(const _Tp* vec, int n);
    template _InputArray(const Matx<_Tp, m, n>& matx);
    _InputArray(const double& val);
    _InputArray(const cuda::GpuMat& d_mat);
    _InputArray(const std::vector& d_mat_array);
    _InputArray(const ogl::Buffer& buf);
    _InputArray(const cuda::HostMem& cuda_mem);
    template _InputArray(const cudev::GpuMat_<_Tp>& m);
    _InputArray(const UMat& um);
    _InputArray(const std::vector& umv);

    Mat getMat(int idx=-1) const;//常成员函数，不能改变成员变量值的函数
    Mat getMat_(int idx=-1) const;
    UMat getUMat(int idx=-1) const;
    void getMatVector(std::vector& mv) const;
    void getUMatVector(std::vector& umv) const;
    void getGpuMatVector(std::vector& gpumv) const;
    cuda::GpuMat getGpuMat() const;
    ogl::Buffer getOGlBuffer() const;

    int getFlags() const;
    void* getObj() const;
    Size getSz() const;

    int kind() const;
    int dims(int i=-1) const;
    int cols(int i=-1) const;
    int rows(int i=-1) const;
    Size size(int i=-1) const;
    int sizend(int* sz, int i=-1) const;
    bool sameSize(const _InputArray& arr) const;
    size_t total(int i=-1) const;
    int type(int i=-1) const;
    int depth(int i=-1) const;
    int channels(int i=-1) const;
    bool isContinuous(int i=-1) const;
    bool isSubmatrix(int i=-1) const;
    bool empty() const;
    void copyTo(const _OutputArray& arr) const;
    void copyTo(const _OutputArray& arr, const _InputArray & mask) const;
    size_t offset(int i=-1) const;
    size_t step(int i=-1) const;
    bool isMat() const;
    bool isUMat() const;
    bool isMatVector() const;
    bool isUMatVector() const;
    bool isMatx() const;
    bool isVector() const;
    bool isGpuMatVector() const;
    ~_InputArray();

protected:
    int flags;
    void* obj;
    Size sz;

    void init(int _flags, const void* _obj);
    void init(int _flags, const void* _obj, Size _sz);
};

可以看出这是一个代理类并通过 c++ 的转换构造函数机制，实现传入 Mat 类型并转为 InputArray 的相应构造函数 _InputArray(const Mat& m);，构造出一个 InputArray 类型的对象。
代理类：目标类（可多个）为其内部的 private、protected 类型成员变量，并通过创建同名方法以及对目标类相应方法的调用，完成对目标类的代理行为。
简而言之，就是替目标类传话的一个类。

4. 创建窗口：namedWindow 函数

namedWindow 的函数原型如下：

void namedWindow(const string& winname, int flags=WINDOW_AUTOSIZE);

• 第一个参数，const string& 类型的变量，窗口标识符。
• 第二个参数，int 类型的变量，窗口类型。

类型	介绍
WINDOW_NORMAL	用户可以改变窗口的大小
WINDOW_AUTOSIZE	窗口自动调整，以显示所显示的图像。用户不可以手动设置。
WINDOW_OPENGL	使创建的窗口支持OpenGL

5. 输出图像到文件：imwrite 函数

imwrite 函数原型如下：

bool imwrite(const string& filename,InputArray img, vector params=vector());

• 第一个参数：const string& 类型的变量，文件名（需要后缀）。
• 第二个参数：InputArray 类型的数据，一般是 Mat 类型的图像数据。
• 第三个参数：vector 类型的变量，特定格式保存的参数编码。它有默认值。

图片格式	介绍
JPEG	这个参数表示从 0 到 100 的图片质量，默认值95。
PNG	这个参数表示压缩级别（CV_IMWRITE_PNG）从 0 到 9。值越高意味着，尺寸越小，压缩时间越长。 默认值是 3
PPM，PGM，PBM	表示二进制格式标志（CV_IMWRITE_PXM_BINARY），取值为 0 或者 1。

支持保存的几种图片格式与支持读取的几种图片格式一致。

6. 图像载入、显示与输出的综合程序

#include 
#include 
int main(int argc, const char * argv[]) {
//载入图像
    cv::Mat image = cv::imread("1.jpg");
    cv::Mat logo = cv::imread("Code_r_Wang.jpg");
    
    //显示原图像
    cv::namedWindow("1.jpg");
    cv::imshow("1.jpg", image);
    
    //显示logo图像
    cv::namedWindow("Code_r_Wang.jpg");
    cv::imshow("Code_r_Wang.jpg", logo);
    
    //选取部分图像
    cv::Mat imageROI;
    imageROI = image(cv::Rect(image.cols - logo.cols - 10, image.rows - logo.rows - 10, logo.cols, logo.rows));

    //混合图像（这个函数放到后面学）
    cv::addWeighted(imageROI, 0.5, logo, 0.5, 0.0, imageROI);
    
    //展示结果图
    cv::namedWindow("result");
    cv::imshow("result", image);
    
    //图像输出到文件
    cv::imwrite("叠加的结果图像.jpg", image);

    cv::waitKey();

return 0;
}

运行效果图【原图】

运行效果图【logo图】

运行效果图【原图+logo图】

右击 **Products** 目录下生成的可运行的程序点击 **show in finder** 即可查看生成的图片

生成的图像

7. 滑动条

• 创建滑动条
  createTrackbar 函数，用于创建一个可以调整数值的滑动条，并将滑动条依附至指定窗口。函数原型如下：

int createTrackbar(const String& trackbarname, const String& winname, int *value, int count, TrackbarCallback onChange = 0, void* userdata = 0);

第一个参数：const String& 类型变量，滑动条的标识符。
第二个参数：const String& 类型变量，要依附的窗口的标识符。
第三个参数：int* 类型变量，一个指向整型的指针，表示滑块的位置。
第四个参数：int 类型变量，表示滑块滑块可以到达的最大位置。滑块最小位置为 0。
第五个参数：TrackbarCallback 类型的 onChange，默认值为 0。一个指向回调函数的指针。每次滑动条位置改变，都会回调这个函数。可以在 highgui.hpp 头文件中找到定义 typedef void (*TrackbarCallback)(int pos, void* userdata); 指向的指针必须为 void (int ,void*)类型。第一个参数为滑块的位置，第二个参数为用户想要传递的数据。
第六个参数：void* 类型的变量，默认值为 0。这个参数会作为回调函数的第二个参数。

• 测试程序

#include 
#include 
//窗口宏
#define WINDOW_NAME "Trackbar Demo"

//滑动条最大值
const int g_nMaxAlphaValue = 100;

//滑动条对应变量
int g_nAlphaValueSlider;
double g_dAlphaValue;
double g_dBetaValue;

//图像
cv::Mat g_srcImage1;
cv::Mat g_srcImage2;
cv::Mat g_dstImage;

void on_Trackbar(int count, void* userdata){
    //计算 alpha 值
    g_dAlphaValue = (double) g_nAlphaValueSlider/g_nMaxAlphaValue;

    //计算 beta 值
    g_dBetaValue = 1 - g_dAlphaValue;
    
    //线性混合（这个函数放到后面学）
    cv::addWeighted(g_srcImage1, g_dAlphaValue, g_srcImage2, g_dBetaValue, 0.0, g_dstImage);
    
    //显示效果图
    cv::imshow(WINDOW_NAME, g_dstImage);
}

int main(int argc, const char * argv[]) {

    //载入图像
    g_srcImage1 = cv::imread("1.jpg");
    g_srcImage2 = cv::imread("2.jpg");
    
    //判断是否载入成功，失败返回 -1
    if ( !g_srcImage1.data || !g_srcImage2.data) {
        return -1;
    }
    
    //赋最大参数值
    g_nAlphaValueSlider = 70;
    
    //创建窗口
    cv::namedWindow(WINDOW_NAME);
    
    //创建滑动条
    cv::createTrackbar("TrackBar", WINDOW_NAME, &g_nAlphaValueSlider, g_nMaxAlphaValue, on_Trackbar);
    
    //初次混合
    on_Trackbar(g_nAlphaValueSlider, NULL);
    
    cv::waitKey();
    
    return 0;
}

透明值 70 效果图

透明值 100 效果图

透明值 0 效果图

8. 鼠标操作：setMouseCallback 函数

鼠标操作的消息传递和滑动条的消息传递方式很类似。setMouseCallback 函数原型如下：

void setMouseCallback(const String &winname, MouseCallBack onMouse, void* userdata);

• 第一个参数窗口标识符。
• 第二个参数 MouseCallback 类型函数指针

//highgui.hpp 头文件中
/** @brief Callback function for mouse events. see cv::setMouseCallback
@param event one of the cv::MouseEventTypes constants.
@param x The x-coordinate of the mouse event.
@param y The y-coordinate of the mouse event.
@param flags one of the cv::MouseEventFlags constants.
@param userdata The optional parameter.
 */
typedef void (*MouseCallback)(int event, int x, int y, int flags, void* userdata);

第一个参数：int 类型变量对应枚举值

enum MouseEventTypes {
       EVENT_MOUSEMOVE      = 0, //!< indicates that the mouse pointer has moved over the window.
       EVENT_LBUTTONDOWN    = 1, //!< indicates that the left mouse button is pressed.
       EVENT_RBUTTONDOWN    = 2, //!< indicates that the right mouse button is pressed.
       EVENT_MBUTTONDOWN    = 3, //!< indicates that the middle mouse button is pressed.
       EVENT_LBUTTONUP      = 4, //!< indicates that left mouse button is released.
       EVENT_RBUTTONUP      = 5, //!< indicates that right mouse button is released.
       EVENT_MBUTTONUP      = 6, //!< indicates that middle mouse button is released.
       EVENT_LBUTTONDBLCLK  = 7, //!< indicates that left mouse button is double clicked.
       EVENT_RBUTTONDBLCLK  = 8, //!< indicates that right mouse button is double clicked.
       EVENT_MBUTTONDBLCLK  = 9, //!< indicates that middle mouse button is double clicked.
       EVENT_MOUSEWHEEL     = 10,//!< positive and negative values mean forward and backward scrolling, respectively.
       EVENT_MOUSEHWHEEL    = 11 //!< positive and negative values mean right and left scrolling, respectively.
     };

从枚举的名称不难看出其所代表的意义。

int x, int y 参数代表鼠标指针在图像坐标系中的坐标。
int flags 参数代表物理按键类型。对应枚举值如下：

//! Mouse Event Flags see cv::MouseCallback
enum MouseEventFlags {
       EVENT_FLAG_LBUTTON   = 1, //!< indicates that the left mouse button is down.
       EVENT_FLAG_RBUTTON   = 2, //!< indicates that the right mouse button is down.
       EVENT_FLAG_MBUTTON   = 4, //!< indicates that the middle mouse button is down.
       EVENT_FLAG_CTRLKEY   = 8, //!< indicates that CTRL Key is pressed.
       EVENT_FLAG_SHIFTKEY  = 16,//!< indicates that SHIFT Key is pressed.
       EVENT_FLAG_ALTKEY    = 32 //!< indicates that ALT Key is pressed.
     };

*void userdata 参数代表自定义参数。

• 第三个参数：*void userdata 参数代表自定义参数。

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