opencv---介绍

图像简介

2.1 图像起源

图像是人类视觉的基础，是自然景物的客观反映。“图”是物体反射或透射光的分布，“像”是人的视觉系统所接受的图在人脑中所形成的印象或认识。
模拟图像，即连续图像，是通过某种物理量（如光、电等）的强弱变换来记录图像的亮度信息，所以是连续变换的。模拟图像的特点是易受干扰。
数字图像，亮度用离散值表示，将图片编码成五个灰度级。

1.2 数字图像的表示

1.2.1 位数

计算机采用0/1编码的系统，因此数字图像也是利用0/1来记录信息。平常接触的图像都是8位数图像，包含0–255灰度，其中0表示黑，1表示白。

1.2.2 图像分类

• 二值图像
  二值图像的二维矩阵仅有0/1组成，0表示黑，1表示白。由于每一个像素（矩阵中的每一个元素）仅有两种可能的取值（0或1），所以计算机中二值图像的数据类型通常为1个二进制位。二值图像通常用于文字、线条图的扫描识别（OCR）和掩膜图像的存储。
• 灰度图
  每个像素都只有一个采样颜色的图像，这种图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度。理论上灰度图可以采样出任何颜色的不同深浅，甚至可以是不同亮度上的不同颜色。灰度图与黑白图像不同，黑白图像只有黑色和白色两种颜色，而灰度图在黑色与白色之间还有许多级的颜色深度。灰度图像常是在单个电磁波频谱（如可见光）测量每个像素的亮度而得到的，用于显示的灰度图像通常用每个采样像素8位的非线性尺度来保存（8位非线性尺度有256级灰度，16位则有65536级灰度）。
• 索引图像
  索引图像包括一个数据矩阵（data，x）和一个调色板矩阵（map），数据矩阵可以是uint8、uint16或双精度（double）类型的，而调色板矩阵则总是一个m$\times$3的双精度矩阵。索引图像是一种把像素值直接作为RGB调色板下标的图像，即可把像素值直接映射为调色板数值，当数据矩阵为double类型时，值1表示调色板矩阵的第一行，依次递推；当数据矩阵为uint8或uint16类型时，值0表示调色板矩阵的第一行，依次递推。索引图像只支持一个图层，并只有一个索引彩色通道。
• 彩色图
  彩色图中，每个像素通常是由红（R），绿（G）和蓝（B）三个分量来表示，分量介于（0，255）。RGB图像与索引图像一样都可以用来表示彩色图像，分别用红（R），绿（G）和蓝（B）三原色的组合来表示每个像素的颜色，同时与索引图像不同的是，RGB图像每个像素的颜色值（由RGB三原色表示）直接存放在图像矩阵中。由于每个像素的颜色需由RGB三个分量来表示，M、N分别表示图像的行列数，三个M×N的二维矩阵分别表示各个像素的RGB三个颜色分量。RGB图像的数据类型一般为8位无符号整型，常用于表示和存放真彩色图像。

1. opencv

opencv是一种开源的图像处理库，包括基本的图像处理方法：

• 几何变换，形态学变换
• 图像平滑
• 直方图操作
• 模糊匹配
• 霍夫变换
  以及特征提取和描述方法：
• 理解角点特征
• Harris和Shi-Tomas算法（角点特征）
• SIFT/SURF算法（尺度不变）
• Fast算法（快速提取图像特征点）
• ORB算法（快速进行特征提取并进行特征描述）

opencv模块

其中，core、highgui、imgproc是最基础的模块：

• core模块实现了最核心的数据结构与基本运算 ，如绘图函数、数组操作等相关函数。
• highgui模块实现了视频与图像的读取、显示、存储等接口。
• imgproc模块实现了图像处理的基础方法，包括图像滤波、图像的几何变换、平滑、阈值分割、形态学处理、边缘检测、目标检测、运动分析和对象跟踪等。

此外，对于图像处理其他更高层次的方向及应用，opencv也有相关的模块实现：

• features2d模块用于提取图像特征以及特征匹配，nonfree模块实现了一些专利算法（如sift特征）
• objectect模块实现了一些目标检测功能，如：经典的基于Haar、LBP特征的人脸检测；基于HOG的行人、汽车等目标检测；分类器使用cascade classification（ 级联分类）和latent SVM等
• stitching模块实现了图像拼接功能
• FLANN模块包含快速近似最近邻搜索FLANN和聚类clustering算法
• ml模块：机器学习模块（SVM、决策树、boosting等）
• photo模块包含图像修复和图像 去噪两部分
• video模块针对视频处理，如背景分离、前景检测、对象跟踪等。
• calib3d模型，即calibration（校准）3D，主要是相机校准和三维重建相关的内容，包含了基本的多视角几何算法，单个立体摄像头标定，物体姿态估计，立体相似性算法，3D信息的重建等等。
• G-API模块包含超高效的图像处理pipeline引擎。