C++-OpenCV自学笔记（一）安装与HighGUI
一、openCV简介与安装
1.openCV简介
之前对Python下openCV的使用已经有了一定了解，此次学习openCV是为了学习C++下openCV的使用。
OpenCV是一个基于BSD许可（开源）发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上。OpenCV用C++语言编写，它的主要接口也是C++语言，该库也有大量的Python、Java and MATLAB/OCTAVE（版本2.5）的接口。
2.安装
电脑为win10系统，之前安装了VS2017，安装教程在网上容易找到。而在学习时，我安装了openCV4.0.1和2.4.13两个版本，以便适应（copy）网上的老旧代码，同时使用两种环境的教程见链接：https://blog.csdn.net/qq_23670601/article/details/80844099
若不加说明，使用的版本均为openCV4.0.1。
二、openCV快速上手
先引入直观的例子，先能运行即可，后续再深入了解。
1.打开图片
#include
using namespace cv;
int main()
{
Mat img = imread("0.png");
imshow("1.png", img);
waitKey(0);
}
2.图像腐蚀
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
using namespace cv;
int main()
{
Mat img = imread("0.png");
Mat dst;
erode(img, dst, Mat());
# 也可自定义结构
# Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(15, 15));
# erode(img, dst, element);
imshow("1.png", dst);
waitKey(0);
}
3.图像模糊
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
using namespace cv;
int main()
{
Mat img = imread("0.png");
Mat dst;
blur(img, dst, Size(7, 7));
imshow("1.png", dst);
waitKey(0);
}
4.canny边缘检测
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
using namespace cv;
int main()
{
Mat img = imread("3.png");
Mat dst,edge,gray;
dst.create(img.size(), img.type());
cvtColor(img, gray, COLOR_BGR2GRAY);
blur(gray, edge, Size(3, 3));
Canny(edge, edge, 3, 9, 3);
imshow("1.png", edge);
waitKey(0);
}
5.“opencv.hpp”
#include "opencv2/opencv.hpp"中，opencv.hpp其实已经包含OpenCV各模块头文件，可以只引入这一个精简代码。
另外引入opencv.hpp，可以直接使用printf函数，无需引入stdio.h，同时printf(CV_VERSION);还可打印出OpenCV版本。
6.命名空间
OpenCV中的C++类和函数都是定义在命名空间cv之内的，有两种方法可以访问：第一种，是在代码开头的适当位置加上usingnamespace cv；这句代码，规定程序位于此命名空间之内；另外一种，是在使用OpenCV的每一个类和函数时，都加入cv::命名空间。不过这种情况会很繁琐，每用一个OpenCV的类或者函数，都要多敲四下键盘写出Cv::。所以，推荐大家在代码开头的适当位置，加上using namespace cv；这句。
6.HighGUI
HighGUI模块为高层GUI图形用户界面模块，包含媒体的输入输出、视频捕捉、图像和视频的编码解码、图形交互界面的接口等内容。
三、图像的载入、显示、输出
1.Mat类简析
Mat类是用于保存图像以及其他矩阵数据的数据结构，默认情况下其尺寸为0。我们也可以指定其初始尺寸，比如定义一个Mat类对象，就要写cv::Mat pic(320,640,cv::Scalar(100))。
Mat img = imread("1.jpg");
2.imread()函数
Mat imread(const string& filename, intflags=1 );
■ 第一个参数，const string&类型的filename，填我们需要载入的图片路径名。
■ 第二个参数，int类型的flags，为载入标识，它指定一个加载图像的颜色类型。可以看到它自带缺省值1。
- CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED：这个标识在新版本中被废置了，忽略。
- CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH：如果取这个标识的话，若载入的图像的深度为16位或者32位，就返回对应深度的图像，否则，就转换为8位图像再返回。
- CV_LOAD_IMAGE_COLOR：如果取这个标识的话，总是转换图像到彩色一体。
- CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE：如果取这个标识的话，始终将图像转换成灰度1。
- 如果输入有冲突的标志，将采用较小的数字值。比如CV_LOAD_IMAGE_COLOR | CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR 将载入3通道图。
- 如果想要载入最真实的图像，选择CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH | CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR。
因为flags是int型的变量，如果我们不在这个枚举体中取值的话，还可以这样来：
- flags >0返回一个3通道的彩色图像。
- flags =0返回灰度图像。
- flags <0返回包含Alpha通道的加载的图像。
需要注意的点：输出的图像默认情况下是不载入Alpha通道进来的。如果我们需要载入Alpha通道的话呢，这里就需要取负值。
Mat image0=imread("dota.jpg",CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH | CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR);//载入最真实的图像
Mat image1=imread("dota.jpg",0);//载入灰度图
Mat image2=imread("dota.jpg",199);//载入3通道的彩色图像
Mat logo=imread("dota_logo.jpg");//载入3通道的彩色图像
3.namedWindow()函数
namedWindow函数，用于创建一个窗口。
void namedWindow(const string& winname,int flags=WINDOW_AUTOSIZE );
- 第一个参数，const string&型的name，即填被用作窗口的标识符的窗口名称。
- 第二个参数，int 类型的flags ，窗口的标识，可以填如下的值：
WINDOW_NORMAL设置了这个值，用户便可以改变窗口的大小（没有限制）
WINDOW_AUTOSIZE如果设置了这个值，窗口大小会自动调整以适应所显示的图像，并且不能手动改变窗口大小。
WINDOW_OPENGL 如果设置了这个值的话，窗口创建的时候便会支持OpenGL。
函数剖析：
首先需要注意的是，它有默认值WINDOW_AUTOSIZE，所以，一般情况下，这个函数我们填一个变量就行了。
namedWindow函数的作用是，通过指定的名字，创建一个可以作为图像和进度条的容器窗口。如果具有相同名称的窗口已经存在，则函数不做任何事情。
我们可以调用destroyWindow()或者destroyAllWindows()函数来关闭窗口，并取消之前分配的与窗口相关的所有内存空间。
但话是这样说，其实对于代码量不大的简单小程序来说，我们完全没有必要手动调用上述的destroyWindow()或者destroyAllWindows()函数，因为在退出时，所有的资源和应用程序的窗口会被操作系统会自动关闭。
4.imshow()函数
在指定的窗口中显示一幅图像。
void imshow(const string& winname, InputArray mat);
■ 第一个参数，const string&类型的winname，填需要显示的窗口标识名称。
■ 第二个参数，InputArray 类型的mat，填需要显示的图像。
这里的InputArray 我们讲一下吧，不然一直是个梗在这边。通过转到定义大法，我们可以在
Highgui.hpp中查到imshow的原型：
CV_EXPORTS_W void imshow(const string&winname, InputArray mat);
进一步对InputArray转到定义，在core.hpp中查到一个typedef声明：
typedef const _InputArray& InputArray;
这其实一个类型声明引用，就是说_InputArray和InputArray是一个意思，既然他们是一个意思，我们就来做最后一步，对_InputArray进行转到定义，终于，我们在core.hpp发现了InputArray的真身：
class CV_EXPORTS _InputArray
{
public:
enum {
KIND_SHIFT = 16,
FIXED_TYPE = 0x8000 << KIND_SHIFT,
FIXED_SIZE = 0x4000 << KIND_SHIFT,
KIND_MASK = ~(FIXED_TYPE|FIXED_SIZE) - (1 << KIND_SHIFT) + 1,
NONE = 0 <};
_InputArray();
_InputArray(const Mat& m);
_InputArray(const MatExpr& expr);
template _InputArray(const _Tp* vec, int n);
template _InputArray(const vector<_Tp>&vec);
template _InputArray(constvector
_InputArray(const vector& vec);
template InputArray(const vector
template InputArray(const Mat<_Tp>& m);
template
_InputArray(const Scalar& s);
_InputArray(const double& val);
// < Deprecated
_InputArray(const GlBuffer& buf);
_InputArray(const GlTexture& tex);
// >
_InputArray(const gpu::GpuMat& d_mat);
_InputArray(const ogl::Buffer& buf);
_InputArray(const ogl::Texture2D& tex);
virtual Mat getMat(int i=-1) const;
virtual void getMatVector(vector& mv) const;
// < Deprecated
virtual GlBuffer getGlBuffer() const;
virtual GlTexture getGlTexture() const;
// >
virtual gpu::GpuMat getGpuMat() const;
/virtual/ ogl::Buffer getOGlBuffer() const;
/virtual/ ogl::Texture2D getOGlTexture2D() const;
virtual int kind() const;
virtual Size size(int i=-1) const;
virtual size_t total(int i=-1) const;
virtual int type(int i=-1) const;
virtual int depth(int i=-1) const;
virtual int channels(int i=-1) const;
virtual bool empty() const;
#ifdefOPENCV_CAN_BREAK_BINARY_COMPATIBILITY
virtual ~_InputArray();
#endif
int flags;
void* obj;
Size sz;
};
可以看到，_InputArray类的里面首先定义了一个枚举，然后是各类的模板类型和一些方法。更复杂的我们暂且不挖深讲了，很多时候，遇到函数原型中的InputArray类型，我们把它简单地当做Mat类型就行了。
imshow 函数详解：
imshow 函数用于在指定的窗口中显示图像。如果窗口是用CV_WINDOW_AUTOSIZE（默认值）标志创建的，那么显示图像原始大小。否则，将图像进行缩放以适合窗口。而imshow 函数缩放图像，取决于图像的深度：
如果载入的图像是8位无符号类型（8-bit unsigned），就显示图像本来的样子。
如果图像是16位无符号类型（16-bit unsigned）或32位整型（32-bit integer），便用像素值除以256。也就是说，值的范围是[0,255 x 256]映射到[0,255]。
如果图像是32位浮点型（32-bit floating-point），像素值便要乘以255。也就是说，该值的范围是[0,1]映射到[0,255]。
还有一点，若窗口创建（namedWindow函数）的时候，如果设定了支持OpenGL（WINDOW_OPENGL ），那么imshow还支持ogl::Buffer ,ogl::Texture2D以及gpu::GpuMat作为输入。
5.imwrite()函数
在OpenCV中，输出图像到文件，我们一般都用imwrite函数，它的声明如下：
bool imwrite(const string& filename,InputArray img, const vector& params=vector() );
■ 第一个参数，const string&类型的filename，填需要写入的文件名就行了，带上后缀，比如，“123.jpg”这样。
■ 第二个参数，InputArray类型的img，一般填一个Mat类型的图像数据就行了。
■ 第三个参数，const vector&类型的params，表示为特定格式保存的参数编码，它有默认值vector()，所以一般情况下不需要填写。而如果要填写的话，有下面这些需要了解的地方：
对于JPEG格式的图片，这个参数表示从0到100的图片质量（CV_IMWRITE_JPEG_QUALITY），默认值是95.
对于PNG格式的图片，这个参数表示压缩级别（CV_IMWRITE_PNG_COMPRESSION）从0到9。较高的值意味着更小的尺寸和更长的压缩时间，而默认值是3。
对于PPM，PGM，或PBM格式的图片，这个参数表示一个二进制格式标志（CV_IMWRITE_PXM_BINARY），取值为0或1，而默认值是1。
函数解析：
imwrite函数用于将图像保存到指定的文件。图像格式是基于文件扩展名的，可保存的扩展名和imread中可以读取的图像扩展名一样，为了方便查看，我们在这里再列一遍：
Windows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光栅格式 - *.sr, *.ras
TIFF 文件 - *.tiff, *.tif
#include
#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;
void createAlphaMat(Mat &mat)
{
for(int i = 0; i < mat.rows; ++i) {
for(int j = 0; j < mat.cols; ++j) {
Vec4b&rgba = mat.at(i, j);
rgba[0]= UCHAR_MAX;
rgba[1]= saturate_cast((float (mat.cols - j)) / ((float)mat.cols) *UCHAR_MAX);
rgba[2]= saturate_cast((float (mat.rows - i)) / ((float)mat.rows) *UCHAR_MAX);
rgba[3]= saturate_cast(0.5 * (rgba[1] + rgba[2]));
}
}
}
int main( )
{
//创建带alpha通道的Mat
Mat mat(480, 640, CV_8UC4);
createAlphaMat(mat);
vectorcompression_params;
compression_params.push_back(CV_IMWRITE_PNG_COMPRESSION);
compression_params.push_back(9);
try{
imwrite("透明Alpha值图.png", mat, compression_params);
}
catch(runtime_error& ex) {
fprintf(stderr,"图像转换成PNG格式发生错误：%s\n", ex.what());
return1;
}
fprintf(stdout,"PNG图片文件的alpha数据保存完毕~\n");
return 0;
}
6.综合示例
#include
#include
using namespace cv;
int main()
{
Mat img = imread("1.jpg"); //载入图像
//载入后显示另存
namedWindow("1.jpg");
imshow("1.jpg", img);
imwrite("2.jpg", img);
waitKey();
return 0;
}
四、视频操作
OpenCV提供了VideoCapture类和VideoWriter类来支持各种格式的视频文件。
1.读取并播放视频
#include "opencv2/opencv.hpp"
using namespace cv;
int main()
{
VideoCapture capture("3.avi");
while (1)
{
Mat frame;
capture >> frame;
imshow("video", frame);
waitKey(10);
}
}
？？？我看的什么野鸡教程？while(1)还没有中断机制这种事也做得出来？
2.调用摄像头采集图像并进行边缘检测处理
#include
#include
using namespace cv;
int main()
{
VideoCapture capture(0);
Mat edges;
while (1)
{
Mat frame;
capture >> frame;
cvtColor(frame, edges, CV_BGR2GRAY);
//3×3内核降噪（2×3+1=7）
blur(edges, edges, Size(7, 7));
Canny(edges, edges, 0, 30, 3);
imshow("video", edges);
if (waitKey(30) >= 0)
break;
}
return 0;
}