opencv函数库常用函数

OpenCV函数库

1.引言     OpenCV(Intel® Open Source Computer Vision Library) 是Intel 公司面向应用程序开发者开发的计算机视觉库,其中包含大量的函数用来处理计算机视觉领域中常见的问题,例如运动分析和跟踪、人脸识别、3D 重建和目标识别等[1]。目前该函数库的最新版本是OpenCV 4.0，可以通过访问http://www.sourceforge.net/projects/opencvlibrary 免费获得OpenCV 库以及相关的资料。另外，还可以通过访问http://www.yahoogroups.com/group/OpenCV，对于OpenCV使用中的一些问题与经验进行讨论。     相对于其它图像函数库，OpenCV是一种源码开放式的函数库，开发者可以自由地调用函数库中的相关处理函数。OpenCV中包含300多个处理函数[1]，具备强大的图像和矩阵运算能力，可以大大减少开发者的编程工作量，有效提高开发效率和程序运行的可靠性。另外，由于OpenCV具有很好的移植性，开发者可以根据需要在MS-Windows和Linux两种平台进行开发[2]。     2. OpenCV中的常用结构     在OpenCV函数库的编程过程中，常常需要用到一些常用的结构，了解这些结构能够很好地利用OpenCV函数库，下面分别对CvSize和IplImage两个结构进行介绍。     2.1  CvSize结构     CvSize结构表示矩形尺寸的结构，结构体中分别定义了矩形的宽度和高度，具体定义如下：           typedef struct CvSize         {             int width;  /*  矩形宽度，单位为象素 */             int height;  /* 矩形高度，单位为象素 */         } CvSize;     与CvSize结构相关的是其构造函数：         inline CvSize cvSize( int width, int height );     在定义CvSize结构变量时，可以按照如下方式定义：         CvSize size=cvSize(400,300); /* 定义宽为400象素，高为300象素的矩形 */     Cvsize结构用来设置矩形区域大小，在一些复杂高级的结构体常常能够看到它，如下面将要介绍的IplImage结构。     2.2  IplImage结构     由于OpenCV主要针对的是计算机视觉方面的处理，因此在函数库中，最重要的结构体是IplImage结构。IplImage结构来源于Intel的另外一个函数库Intel Image Processing Library (IPL)，该函数库主要是针对图像处理。IplImage结构具体定义如下：         typedef struct _IplImage         {             int  nSize;         /* IplImage大小 */             int  ID;            /* 版本 (=0)*/             int  nChannels;     /* 大多数OPENCV函数支持1,2,3 或 4 个通道 */             int  alphaChannel;  /* 被OpenCV忽略 */             int  depth;         /* 像素的位深度，主要有以下支持格式： IPL_DEPTH_8U, IPL_DEPTH_8S, IPL_DEPTH_16U,IPL_DEPTH_16S, IPL_DEPTH_32S,     IPL_DEPTH_32F 和IPL_DEPTH_64F */             char colorModel[4]; /* 被OpenCV忽略 */             char channelSeq[4]; /* 同上 */             int  dataOrder;     /* 0 - 交叉存取颜色通道, 1 - 分开的颜色通道.                                    只有cvCreateImage可以创建交叉存取图像 */             int  origin;        /*图像原点位置： 0表示顶-左结构,1表示底-左结构 */             int  align;         /* 图像行排列方式 (4 or 8)，在 OpenCV 被忽略，使用 widthStep 代替 */             int  width;         /* 图像宽像素数 */             int  height;        /* 图像高像素数*/             struct _IplROI *roi;  /* 图像感兴趣区域，当该值非空时，     只对该区域进行处理 */             struct _IplImage *maskROI; /* 在 OpenCV中必须为NULL */             void  *imageId;     /* 同上*/             struct _IplTileInfo *tileInfo; /*同上*/             int  imageSize;     /* 图像数据大小(在交叉存取格式下ImageSize=image->height*image->widthStep），单位字节*/             char *imageData;    /* 指向排列的图像数据 */             int  widthStep;     /* 排列的图像行大小，以字节为单位 */             int  BorderMode[4]; /* 边际结束模式, 在 OpenCV 被忽略*/             int  BorderConst[4]; /* 同上 */             char *imageDataOrigin; /* 指针指向一个不同的图像数据结构（不是必须排列的），是为了纠正图像内存分配准备的 */         } IplImage;         IplImage结构体是整个OpenCV函数库的基础，在定义该结构变量时需要用到函数cvCreatImage，变量定义方法如下：     IplImage* src="/cvCreateImage"(cvSize(400,300), IPL_DEPTH_8U,3);      上句定义了一个IplImage指针变量src，图像的大小是400×300，图像颜色深度8位，3通道图像。         3.VC++环境下OpenCV的编程方法     OpenCV主要由大量C函数和少数的C++函数类构成的，在Visual C++中调用OpenCV相当方便，不过，在开始编译程序前需要设置好编译环境。在本节中，首先介绍VC++环境的设置，然后通过两个例子来说明如何在程序中调用OpenCV。     3.1 VC++的环境设置     由于OpenCV是一个图像库，因此在VC++中编程之前需要预先设置编程环境，即将OpenCV需要的一些函数头文件和库文件加入到当前编译的工程中，使得程序在编译时能够正确地找到所需文件。下面针对头文件和库文件的环境分别进行设置。     3.1.1 设置头文件环境 选择Tools菜单下的Opinions项，点击Directories标签，在Show directories for下拉列表框中选择Include files项，在Directories 中加入OpenCV以下两个路径：     〈OpenCV安装目录〉/cv/include     〈OpenCV安装目录〉/otherlibs/highgui     3.1.2 设置库文件环境     选择Tools菜单下的Opinions项，点击Directories标签，在Show directories for下拉列表框中选择Library files项，在Directories 中加入OpenCV以下两个路径：     〈OpenCV安装目录〉/lib         a. 加入头文件路径 b. 加入库文件路径 图1. 设置函数库路径     3.2 编程实例     在设置完编译环境后，针对OpenCV函数库的一些基本图像函数，利用下面的两个例子分别从图像的载入、显示和基本的图像处理方面介绍OpenCV的具体用法。         3.2.1.载入和显示图像            在本例中，利用OpenCV中的命令cvLoadImage和cvShowImage来载入和显示一副图像。具体程序如下：     例1．图像载入和显示     ＃i nclude "stdafx.h"     ＃i nclude "cv.h"        /*OpenCV的基本函数头文件/     ＃i nclude "highgui.h"  /* OpenCV的图像显示函数头文件*/     void  main()     {     IplImage* src="/cvLoadImage"("lena.jpg",-1); /* 定义IplImage指针变量src，并且将src指向当前目录下的图像lena.jpg */        cvNamedWindow("src",CV_WINDOW_AUTOSIZE); /* 定义一个窗口名为src的显示窗口 */        cvShowImage("src",src);  /* 在src窗口中，显示src指针所指的图像*/        cvSaveImage(“d:/lena.jpg”,src); /* 保存图像*/        cvReleasImage(&src); /* 释放IplImage指针src*/     }     在例1中，所用到的五个函数都是比较常用的，下面一一进行介绍。     1.     图像载入函数     函数cvLoadImage载入指定图像文件，并返回指向该文件的IplImage指针。函数支持bmp、jpg、 png、 tiff等格式的图像。其函数原型如下：     IplImage* cvLoadImage( const char* filename, int iscolor);     其中，filename 是待载入图像的名称，包括图像的扩展名；iscolor是一个辅助参数项，可选正数、零和负数三种值，正数表示作为三通道图像载入，零表示该图像作为单通道图像，负数表示载入图像的通道数由图像文件自身决定。     2.     窗口定义函数     函数cvNamedWindow定义一个窗口，用于显示图像。其函数原型如下：     int cvNamedWindow( const char* name, unsigned long flags );     其中，name是窗口名，flags是窗口属性指标值，可以选择CV_WINDOW_AUTOSIZE和0两种值。CV_WINDOW_AUTOSIZE表示窗口尺寸与图像原始尺寸相同，0表示以固定的窗口尺寸显示图像。     3.     图像显示函数     函数cvShowImage是在指定的窗口中显示图像，其函数原型如下：     void cvShowImage( const char* name, const CvArr* image );     其中，name是窗口名称，image是图像类型指针，一般是IplImage指针。     4.     图像保存函数     函数cvSaveImage以指定的文件名保存IplImage类型的指针变量，其函数原型如下：     int cvSaveImage( const char* filename, const CvArr* image );     其中，filename是图像保存路径和名称，image是IplImage指针变量。     5.     图像销毁函数     函数cvReleaseImage销毁已定义的IplImage指针变量，释放占用内存空间。其函数原型如下：     void cvReleaseImage( IplImage** image );     其中，image为已定义的IplImage指针。     程序运行后显示的图像窗口如图2所示，     图2. 图像显示窗口     3.2.2. 基本图像处理     在本小节中，主要运用OpenCV中的函数去实现图像处理过程中的一些基本算法，包括彩色转换为灰度、形态学操作、阈值二值化和边缘提取等。下面利用边缘提取实例来具体介绍图像的处理过程。