图像识别与处理之Opencv——图像数据获取与存储（imread()和imwrite()函数）

一、 读写图像文件

将图像文件读入内存，可以使用 imread()函数；
将 Mat 对象以图像文件格式写入内存，可以使用imwrite()函数。

1.1 读图像文件——imread()
imread()函数返回的是 Mat 对象，如果读取文件失败，则会返回一个空矩阵，即 Mat::data 的值是 NULL。执行 imread()之后，需要检查文件是否成功读入，你可以使用 Mat::empty()函数进行检查。
imread()函数的声明如下：

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

很明显参数 filename 是被读取或者保存的图像文件名；在 imread()函数中，flag 参数值有三种情况：

• flag>0，该函数返回 3 通道图像，如果磁盘上的图像文件是单通道的灰度图像，则会被强制转为 3 通道；
• flag=0，该函数返回单通道图像，如果磁盘的图像文件是多通道图像，则会被强制转为单通道；
• flag<0，则函数不对图像进行通道转换。

imread()函数支持多种文件格式，且该函数是根据图像文件的内容来确定文件格式，而不是根据文件的扩展名来确定。所指示的文件格式如下：

• Windows 位图文件 - BMP, DIB；
• JPEG 文件 - JPEG, JPG, JPE；
• 便携式网络图片 - PNG；
• 便携式图像格式 - PBM， PGM， PPM；
• Sun rasters - SR， RAS；
• TIFF 文件 - TIFF， TIF;
• OpenEXR HDR 图片 - EXR;
• JPEG 2000 图片- jp2。

你所安装的 OpenCV 并不一定能支持上述所有格式，文件格式的支持需要特定的库，只有在编译 OpenCV 添加了相应的文件格式库，才可支持其格式。

1.2 写图像文件
将图像写入文件，可使用 imwrite()函数，该函数的声明如下：

bool imwrite(const string& filename, InputArray image, const vector<int>& params=vector<int>())

文件的格式由 filename 参数指定的文件扩展名确定。推荐使用 PNG 文件格式。 BMP 格式是无损格式，但是一般不进行压缩，文件尺寸非常大； JPEG 格式的文件娇小，但是 JPEG 是有损压缩，会丢失一些信息。 PNG 是无损压缩格式，推荐使用

imwrite()函数的第三个参数 params 可以指定文件格式的一些细节信息。这个参数里面的数值是跟文件格式相关的：

• JPEG：表示图像的质量，取值范围从 0 到 100。数值越大表示图像质量越高，当然文件也越大。默认值是 95。
• PNG：表示压缩级别，取值范围是从 0 到 9。数值越大表示文件越小，但是压缩花费的时间也越长。默认值是 3。
• PPM， PGM 或 PBM：表示文件是以二进制还是纯文本方式存储，取值为0 或 1。如果取值为 1，则表示以二进制方式存储。默认值是 1。

并不是所有的 Mat 对象都可以存为图像文件，目前支持的格式只有 8U 类型的单通道和 3 通道（颜色顺序为 BGR）矩阵；如果需要要保存 16U 格式图像， 只能使用 PNG、 JPEG 2000 和 TIFF 格式。
如果希望将其他格式的矩阵保存为图像文件，可以先用 Mat::convertTo()函数或者 cvtColor()函数将矩阵转为可以保存的格式。
另外需要注意的是，在保存文件时，如果文件已经存在， imwrite()函数不会进行提醒，将直接覆盖掉以前的文件。

下面例程展示了如何读入一副图像，然后对图像进行 Canny 边缘操作，最后将结果保存到图像文件中。

#include "stdafx.h"
#include  
#include   
#include   
#include "opencv2/opencv.hpp"

using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc, char* argv[])
{
  //读入图像，并将之转为单通道图像
    Mat im = imread("lena.jpg", 0); //相对路径，即在工程文件夹里

    //请一定检查是否成功读图
        if (im.empty())
        {
            cout << "Can not load image." << endl;
            return -1;
        }
        //进行 Canny 操作，并将结果存于 result
        Mat result;
        Canny(im, result, 50, 150);
        //保存结果
        imwrite("lena-canny.png", result);
        return 0;
    }

将
lena.jpg 文件放在当前目录，运行该例程后， lena-canny.png 将会出现在当前目录。 lena-canny.png 图像如下图所示，是 lena.jpg 的边缘提取结果

二、读写视频

介绍 OpenCV 读写视频之前，先介绍一下编解码器（codec）。如果是图像文件，我们可以根据文件扩展名得知图像的格式。但是此经验并不能推广到视频文件中。有些 OpenCV 用户会碰到奇怪的问题，都是 avi 视频文件，有的能用 OpenCV打开，有的不能。
视频的格式主要由压缩算法决定。压缩算法称之为编码器（coder），解压算法称之为解码器（decoder），编解码算法可以统称为编解码器（codec）。视频文件能读或者写，关键看是否有相应的编解码器。编解码器的种类非常多，常用的有 MJPG、 XVID、 DIVX 等，完整的列表请参考 FOURCC 网站 http://www.fourcc.org/codecs.php。因此视频文件的扩展名（如 avi 等）往往只能表示这是一个视频文件。OpenCV 2 中提供了两个类来实现视频的读写。读视频的类是 VideoCapture，写视频的类是 VideoWriter。

2.1 读视频
VideoCapture 既可以从视频文件读取图像，也可以从摄像头读取图像。 可以使用该类的构造函数打开视频文件或者摄像头。如果 VideoCapture 对象已经创建，也可以使用 VideoCapture::open()打开， VideoCapture::open()函数会自动调用VideoCapture::release()函数，先释放已经打开的视频，然后再打开新视频。

如果要读一帧，可以使用 VideoCapture::read()函数。VideoCapture 类重载了>>操作符，实现了读视频帧的功能。 下面的例程演示了使用 VideoCapture 类读视频。

#include 
#include "opencv2/opencv.hpp"
    using namespace std;
    using namespace cv;
    int main(int argc, char** argv)
    {
        //打开第一个摄像头
        //VideoCapture cap(0);
        //打开视频文件
        VideoCapture cap("video.short.raw.avi");

        //检查是否成功打开
        if (!cap.isOpened())
        {
            cerr << "Can not open a camera or file." << endl;
            return -1;
        }

        Mat edges;

        //创建窗口
        namedWindow("edges", 1);

        for (;;)
        {
            Mat frame;
            //从 cap 中读一帧，存到 frame
            cap >> frame;

            if (frame.empty())//如果未读到图像
                break;

            cvtColor(frame, edges, CV_BGR2GRAY);//将读到的图像转为灰度图

            Canny(edges, edges, 0, 30, 3); //进行边缘提取操作
            //显示结果
            imshow("edges", edges);

            //等待 30 秒，如果按键则退出循环
            if (waitKey(30) >= 0)
                break;
        }
        //退出时会自动释放 cap 中占用资源
        return 0;
    }

2.2 写视频

使用 OpenCV 创建视频也非常简单，与读视频不同的是，你需要在创建视频时设置一系列参数，包括：文件名，编解码器，帧率，宽度和高度等。编解码器使用四个字符表示，可以是
CV_FOURCC(‘M’,’J’,’P’,’G’)、
CV_FOURCC(‘X’,’V’,’I’,’D’)、
CV_FOURCC(‘D’,’I’,’V’,’X’)等。

如果使用某种编解码器无法创建视频文件，请尝试其他的编解码器。

将图像写入视频可以使用 VideoWriter::write()函数， VideoWriter 类中也重载了<<操作符，使用起来非常方便。另外需要注意：待写入的图像尺寸必须与创建
视频时指定的尺寸一致。下面例程演示了如何写视频文件。本例程将生成一个视频文件，视频的第 0帧上是一个红色的“0”，第 1 帧上是个红色的“1”，以此类推，共 100 帧。

#include "stdafx.h"

#include  
#include   
#include   
#include "opencv2/opencv.hpp"

using namespace std;
using namespace cv;


int main(int argc, char* argv[])
{
    //定义视频的宽度和高度
    Size s(320, 240);

    //创建 writer，并指定 FOURCC 及 FPS 等参数
    VideoWriter writer = VideoWriter("myvideo.avi", CV_FOURCC('M', 'J', 'P', 'G'), 25, s);

    //检查是否成功创建
    if (writer.isOpened())
    {
        cerr << "Can create video file.\n" << endl;

    }

    if (!writer.isOpened())
    {
        cerr << "Can not create video file.\n" << endl;
        return -1;
    }

    //视频帧
    Mat frame(s, CV_8UC3);
    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {

        frame = Scalar::all(255);
        //将整数 i 转为 i 字符串类型
        char text[128];
        snprintf(text, sizeof(text), "%d", i);
        //将数字绘到画面上
        putText(frame, text, Point(s.width / 3, s.height / 3),
            FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX, 3,
            Scalar(0, 0, 255), 3, 8); //将在图像中呈现指定的文本字符串

        writer << frame;  //将图像写入视频
    }
    //退出程序时会自动关闭视频文件
    return 0;

}

该程序生成的视频截图：