C++下OpenCV学习笔记----输入和输出XML和YAML

C++下OpenCV学习笔记

----输入和输出XML和YAML

一.XML和YAML简介

1. XML：Extensible Markup Language，可扩展标记语言，标准通用标记语言的子集，是一种用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言。
2. YAML：YAML Ain’t a Markup Language 的递归缩写，是一个可读性高，用来表达数据序列化的格式。原意是"Yet Another Markup Language"，但为了强调这种语言以数据做为中心，而不是以标记语言为重点，而用反向缩略语重命名。

二.FileStorage类

1. 构造函数
   FileStorage(const string& source, int flags, const string& encoding=string());

第一个参数：表示存储或读取数据的文件名
第二个参数：表示操作模式
FileStorage::READ 打开文件进行读操作
FileStorage::WRITE 打开文件进行写操作
FileStorage::APPEND 打开文件进行附加操作
FileStorage::MEMORY 从source读数据，或向内部缓存写入数据（由FileStorage::release返回）
第三个参数：表示文件的编码方式。目前不支持UTF-16 XML 编码，应使用 8-bit 编码

FileStorage fs("xxx.xml", FileStorage::WRITE);

FileStorage( );

FileStorage fs;
fs.open("xxx.xml", FileStorage::WRITE);

2. 写入数据：operator <<
   template FileStorage& operator<<(FileStorage& fs, const _Tp& value);

第一个参数：表示需要写入数据的文件
第二个参数：表示待写入的数据

        template FileStorage& operator<<(FileStorage& fs, const vector<_Tp>& vec);

第一个参数：表示需要写入数据的文件
第二个参数：表示待写入的向量值

• 文本和数字的输入

fs << "year" << 2021;    

fs << "hello" << "world";

• OpenCV数据结构的输入

Mat R = Mat_<uchar>::eye(3, 3);
fs << "R" << R;

3. 读取数据：operator >>

• 文本和数字的读取

int Year = (int)fs["year"];
cout << "year: " << Year << endl;

std::string str;
fs["hello"] >> str;
cout << "hello: " << str << endl;

• OpenCV数据结构的读取

Mat R;
fs["R"] >> R;
cout << "R = " << R << endl;

4. vector数据结构的输入输出

• vector数据，xml / yaml文件节点，不包含子节点
• 在输入vector数据的开始和结尾要分别输入“[”，“]”
• 输入vector数据前要先输入标签名称

FileStorage fs("test.yml", FileStorage::WRITE);
fs << "src" << "{" << "src1" << "[" << 1 << 2 << 3 << "]"
    << "src2" << "[" << 4 << 5 << 6 << "]" << "}";
fs.release();

5. map数据结构的输入输出

• map数据，xml / yaml文件节点，包含子节点
• 在输入map数据的开始和结尾要分别写入“{”,“}”
• 输入 map数据前要先输入标签名称

代码同上
创建一个yaml父节点(map)，包含两个子节点(vector)

6. FileStorage::open
   打开文件.
   boolFileStorage::open(const string& filename, int flags, const string&encoding=string());

第一个参数：表示存储或读取数据的文件名。其扩展名(.xml 或 .yml/.yaml) 决定文件格式(XML 或 YAML)
第二个参数：表示操作模式
第三个参数：表示文件的编码方式

6. FileStorage::isOpened
   检查文件是否已经打开.
   boolFileStorage::isOpened();

返回true：打开
返回false：其他情况

FileStorage fs1("xxx.yml", FileStorage::READ);
FileStorage fs2("test.yml", FileStorage::READ);
bool flag1 = fs1.isOpened();
bool flag2 = fs2.isOpened();

cout << "flag1 = " << flag1 << endl;
cout << "flag2 = " << flag2 << endl;

7. FileStorage::release
   存储或读取操作完成后，需要关闭文件并释放缓存.
   void FileStorage::release();

 FileStorage fs("xxx.yml", FileStorage::WRITE);
 ...
 fs.release();

8. FileStorage::getFirstTopLevelNode
   返回映射(mapping)顶层的第一个元素.
   FileStorage::getFirstTopLevelNode();

FileStorage fs2("test.yml", FileStorage::READ);
string FirstNode = fs2.getFirstTopLevelNode();
cout << "The first top level node is " << FirstNode << endl;

9. FileStorage::root
   返回顶层映射(mapping).
   FileNode FileStorage::root(int streamidx = 0);

第一个参数：表示从0开始的字符串索引。大部分情况文件中只有一个串，但YAML支持多个串，因此可以有多个。

写入文件中

FileStorage fs("test.yml", FileStorage::WRITE);
Mat src = (Mat_<double>(3, 3) << 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
fs << "src1" << src;
fs << "src2" << src;
fs.release();

读取文件中

FileStorage fs2("test.yml", FileStorage::READ);
FileNode rootnode = fs2.root();
FileNodeIterator it;
for (it = rootnode.begin();it < rootnode.end();it++)
{
	Mat dst;
	(*it) >> dst;
	cout << dst << endl;
}

10. 读数据：FileStorage::operator[]
    返回指定的顶层映射元素.
    FileNode FileStorage::operator[](const string& nodename) const;
FileNode FileStorage::operator[](const char* nodename) const;

第一个参数：表示文件的节点名

Mat R;
fs["R"] >> R;
cout << "R = " << R << endl;

三.写入文件

以XML为例，若想输出YAML文件（.yaml或.yml）甚至txt和doc，更改后缀名即可。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include
#include
using namespace cv;

int main()
{
    FileStorage fs("test.yml", FileStorage::WRITE);

    fs << "frameCount" << 5;
    time_t rawtime;
    time(&rawtime);
    fs << "calibrationDate" << asctime(localtime(&rawtime));

    Mat cameraMatrix = (Mat_<double>(3, 3) << 1000, 0, 320, 0, 1000, 240, 0, 0, 1);
    Mat distCoeffs = (Mat_<double>(5, 1) << 0.1, 0.01, -0.001, 0, 0);
    fs << "cameraMatrix" << cameraMatrix << "distCoeffs" << distCoeffs;
    fs << "features" << "[";
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        int x = rand() % 640;
        int y = rand() % 480;
        uchar lbp = rand() % 256;

        fs << "{:" << "x" << x << "y" << y << "lbp" << "[:";
        for (int j = 0; j < 8; j++)
            fs << ((lbp >> j) & 1);
        fs << "]" << "}";
    }
    fs << "]";
    fs.release();
    printf("文件读写完毕\n");
    getchar();
    return 0;
}

• 若出现：
  
  则在所有include文件前，添加：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

• 运行结果：
  

四.读取文件

将写入的text.yml文件复制粘贴到工程目录下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{
	system("color 6F");

	FileStorage fs2("test.yml", FileStorage::READ);
	
	int frameCount = (int)fs2["frameCount"];
	
	std::string date;
	fs2["calibrationDate"] >> date;

	Mat cameraMatrix2, distCoeffs2;
	fs2["cameraMatrix"] >> cameraMatrix2;
	fs2["distCoeffs"] >> distCoeffs2;

	cout << "frameCount: " << frameCount << endl
		<< "calibration date: " << date << endl
		<< "camera matrix: " << cameraMatrix2 << endl
		<< "distortion coeffs" << distCoeffs2 << endl;

	FileNode features = fs2["features"];
	FileNodeIterator it = features.begin(), it_end = features.end();
	int idx = 0;
	std::vector<uchar> lbpval;

	for (;it != it_end;++it, idx++)
	{
		cout << "feature #" << idx << ": ";
		cout << "x=" << (int)(*it)["x"] << ", y=" << (int)(*it)["y"] << ", lbp: (";
		(*it)["lbp"] >> lbpval;
		for (int i = 0;i < (int)lbpval.size();i++)
			cout << " " << (int)lbpval[i];
		cout << ")" << endl;
	}
	
	fs2.release();
	printf("\n文件读取完毕！\n");
	getchar();
	return 0;
}

• 运行结果：
  

五.FileNode数据结构

• 文件存储节点类，对于进行读操作的文件节点用于存储每个文件元素。
• 当读取XML或YMAL文件，节点是第一个被解析并作为一个节点结合存储到存储器中。每个节点都可以作为一个包含一个数字或一个字符或其他节点的“叶子”。每个节点都有一个名字并可以通过节点的名字对节点进行访问，这些节点就组成了一个集合，就算节点没有名字也可以通过元素的索引对节点结合进行排序。
• 节点只用用来对文件的读取提供引导，而文件进行写操作后将没有数据存储在内存中。

1. 构造函数
   FileNode::FileNode();
FileNode::FileNode(const CvFileStorage* fs, const CvFileNode* node);
FileNode::FileNode(const FileNode& node);
2. 类型：seq和map
   写入
   （1）seq
   在子节点间，写入一对方括号[]；无法为子节点命名。
   （2）map
   在子节点间，写入一对花括号{}；可以为子节点命名。

OpenCV 最重要的 Mat 类型在存储时是以 map 方式写入的。

FileStorage fs("test.yml", FileStorage::WRITE);
fs << "seq_node" << "[";
for (int i = 0; i < 3; ++i) 
    fs << i;
fs << "]";

fs << "map_node" << "{";
for (int i = 0; i < 3; ++i) 
    fs << "node_" + std::to_string(i) << i;
fs << "}";
fs.release();

         读取
          （1）seq
          以索引的方式去获得子节点，也可以用迭代器去访问子节点。
           （2）map
          用子节点的名字，即一个字符串去获得子节点（字符串为键，节点为值）。

FileStorage fs("test.yml", FileStorage::READ);
FileNode seq_node = fs["seq_node"];
for (int i = 0; i < 3; i++) 
{
	int num;
	seq_node[i] >> num;
	cout << num << endl;
}

FileNode map_node = fs["map_node"];
for (int i = 0; i < 3; i++) 
{
	int n;
    map_node["node_" + to_string(i)] >> n;
    cout << "node_" + to_string(i) << ": " << n << endl;
}

关于map型读取的分析：
---->父节点：map_code，内含三个子节点：node_0, node_1, node_2；
---->通过FileNode map_node = fs2["map_node"];找到父节点map_node；再在父节点内寻找子节点map_node["node_" + to_string(i)]，得到值
---->若用fs["node_" + to_string(i)]是找不到值的，因为父节点没有node_0, node_1, node_2

六.FileNodeIterator数据结构

用于迭代访问序列(sequences)和映射表(mappings)。是一种典型的STL符号，通过node.begin()和node.end()来标识序列的开始和结束位置。

1. 构造函数
   FileNodeIterator::FileNodeIterator();
FileNodeIterator::FileNodeIterator(const CvFileStorage* fs, const CvFileNode* node, size_t ofs=0);
FileNodeIterator::FileNodeIterator(const FileNodeIterator& it);
2. seq 型用迭代器去访问子节点

FileStorage fs("test.yml", FileStorage::READ);
FileNode seq_node = fs["seq_node"];
FileNodeIterator it = seq_node.begin();
for (; it != seq_node.end(); ++it) {
	int i;
	*it >> i;
	cout << i << endl;
}