OpenCV（C++版本）基础相关（6）：图像的旋转、视频文件摄像头使用、视频处理与保存、图像的直方图、二维直方图

知识来源：哔哩哔哩。以下内容仅为学习笔记，不做其他用途。

二十一、图像的旋转

知识点：

• M = getRotationMatrix2D(Point(w / 2, h / 2), 45, 1.0);//第一个参数表示center：旋转中心坐标，是一个元组参数(col, row)；第二个参数表示angle：旋转角度，旋转方向，负号为逆时针，正号为顺时针；第三个参数表示scale：旋转后图像相比原来的缩放比例，1为等比例缩放。
• warpAffine(image, dst, M, Size(nw, nh), INTER_LINEAR, 0, Scalar(0, 0, 255));//image表示输入图像；dst为输出图像；M表示矩阵变换关系，通常是平移或者旋转；Size(nw, nh)输出图像的尺寸；INTER_LINEAR表示线性插值；0表示边界像素模式；Scalar(0, 0, 255)表示颜色。

21.1 quickopencv.h

#include
using namespace cv;

class QuickDemo //QuickDemo对象
{
public:
	void rotate_demo(Mat &image);
};

21.2 QuickDemo.cpp

#include
#include

void QuickDemo::rotate_demo(Mat &image)
{
	Mat dst, M;
	int h = image.rows;//定义图片的高度
	int w = image.cols;//定义图片的宽度
	M = getRotationMatrix2D(Point(w / 2, h / 2), 45, 1.0);//中心的，角度，缩放比例
	double cos = abs(M.at<double>(0, 0));
	double sin = abs(M.at<double>(0, 1));
	int nw = cos * w + sin * h;
	int nh = sin * w + cos * h;
	M.at<double>(0, 2) += (nw / 2 - w / 2);
	M.at<double>(1, 2) += (nh / 2 - h / 2);
	//输入图像，输出图像，变换矩阵，输出尺寸；插值符号，边界像素模式，颜色
	warpAffine(image, dst, M, Size(nw, nh), INTER_LINEAR, 0, Scalar(0, 0, 255));
	
	imshow("旋转演示", dst);
}

21.3 test.cpp

#include
#include
#include

using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc,char **argv)
{

	Mat src = imread("D:/opencv/pictures/3 (3).jpeg", IMREAD_ANYCOLOR);//B,G,R蓝绿红通道图像
	
	if (src.empty())
	{
		printf("could not load image");			//如果路径不正确，则显示无法导入图片。
		return -1;
	}
	
	namedWindow("输入窗口", WINDOW_AUTOSIZE);	
	imshow("输入窗口", src);					//在窗口显示图像
	QuickDemo qd;								//调用之前创建的类对象	
	qd.rotate_demo(src);
	waitKey(0);									//暂停程序，等待一个按键输入，单位ms
	destroyAllWindows();						//销毁所有创建的窗口
	return 0;
}

二十二、视频文件摄像头使用

知识点：

• VideoCapture capture(“D:/opencv/pictures/1234.mp4”); //读取视频的地址
• capture.read(frame); //读取视频
• capture.release();//释放资源

22.1 quickopencv.h

#include
using namespace cv;

class QuickDemo //QuickDemo对象
{
public:
	void video_demo(Mat &image);
	void colorSpace_Demo(Mat &image);
};

22.2 QuickDemo.cpp

#include
#include

void QuickDemo::colorSpace_Demo(Mat &image)
{
	Mat gray, hsv;
	cvtColor(image, hsv, COLOR_BGR2HSV);
	cvtColor(image, gray, COLOR_BGR2GRAY);
	imshow("HSV", hsv);
	imshow("灰度", gray);
}


void QuickDemo::video_demo(Mat &image)
{
	VideoCapture capture("D:/opencv/pictures/1234.mp4");  //读取视频的地址
	//VideoCapture capture(0);//读取当前摄像头的图像
	Mat frame;//定义一个二值化的 frame

	while (true)
	{
		capture.read(frame); //读取视频
		//flip(frame, frame, 1);//对视频帧进行翻转操作
		if (frame.empty())//保证视频不为空
		{
			break;
		}
		imshow("frame", frame);//显示视频
		colorSpace_Demo(frame);//对视频帧进行颜色空间转换
		int c = waitKey(100);
		if (c == 27) { //esc 退出
			break;
		}
	}
	capture.release();//释放资源
}

22.3 test.cpp

#include
#include
#include

using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc,char **argv)
{

	Mat src = imread("D:/opencv/pictures/3 (3).jpeg", IMREAD_ANYCOLOR);//B,G,R蓝绿红通道图像
	
	if (src.empty())
	{
		printf("could not load image");			//如果路径不正确，则显示无法导入图片。
		return -1;
	}
	
	namedWindow("输入窗口", WINDOW_AUTOSIZE);	
	imshow("输入窗口", src);					//在窗口显示图像
	QuickDemo qd;								//调用之前创建的类对象	
	qd.video_demo(src);
	waitKey(0);									//暂停程序，等待一个按键输入，单位ms
	destroyAllWindows();						//销毁所有创建的窗口
	return 0;
}

二十三、视频处理与保存

知识点：

• int frame_width = capture.get(CAP_PROP_FRAME_WIDTH);//获取视频宽
• int frame_height = capture.get(CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);//获取视频高
• int count = capture.get(CAP_PROP_FRAME_COUNT);//获取视频总帧数
• double fps = capture.get(CAP_PROP_FPS);//获取视频的FPS
• VideoWriter writer("D:/opencv/pictures//test.mp4", capture.get(CAP_PROP_FOURCC), fps, Size(frame_width, frame_height), true);//保存视频。参数1输出文件名；参数2编码形式；参数3输出帧率；参数4输出尺寸；参数5如果为False，可以传入灰度图片。

23.1 quickopencv.h

#include
using namespace cv;

class QuickDemo //QuickDemo对象
{
public:
	void video_demo2(Mat &image);
	void colorSpace_Demo(Mat &image);
};

23.2 QuickDemo.cpp

#include
#include

void QuickDemo::colorSpace_Demo(Mat &image)
{
	Mat gray, hsv;
	cvtColor(image, hsv, COLOR_BGR2HSV);
	cvtColor(image, gray, COLOR_BGR2GRAY);
	imshow("HSV", hsv);
	imshow("灰度", gray);
}

void QuickDemo::video_demo2(Mat &image)
{
	VideoCapture capture("D:/opencv/pictures/1234.mp4");
	int frame_width = capture.get(CAP_PROP_FRAME_WIDTH);//获取视频宽
	int frame_height = capture.get(CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);//获取视频高
	int count = capture.get(CAP_PROP_FRAME_COUNT);//获取视频总帧数
	double fps = capture.get(CAP_PROP_FPS);//获取视频的FPS

	//打印上面的这些数值
	std::cout << "frame width" << frame_width << std::endl;
	std::cout << "frame height" << frame_height << std::endl;
	std::cout << "frame FPS" << fps << std::endl;
	std::cout << "frame count" << count << std::endl;
	//保存视频
	VideoWriter writer("D:/opencv/pictures//test.mp4", capture.get(CAP_PROP_FOURCC), fps, Size(frame_width, frame_height), true);
	
	Mat frame;
	while (true)
	{
		capture.read(frame);
		//flip(frame, frame, 1);//翻转操作
		if (frame.empty())
		{
			break;
		}
		imshow("frame", frame);
		colorSpace_Demo(frame);
		writer.write(frame);

		int c = waitKey(100);
		if (c == 27) { //esc 退出程序
			break;
		}
	}
	capture.release();//释放相机的资源
	writer.release();//释放存放的资源
}

23.3 test.cpp

#include
#include
#include

using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc,char **argv)
{

	Mat src = imread("D:/opencv/pictures/3 (3).jpeg", IMREAD_ANYCOLOR);//B,G,R蓝绿红通道图像
	
	if (src.empty())
	{
		printf("could not load image");			//如果路径不正确，则显示无法导入图片。
		return -1;
	}
	
	namedWindow("输入窗口", WINDOW_AUTOSIZE);	
	imshow("输入窗口", src);					//在窗口显示图像
	QuickDemo qd;								//调用之前创建的类对象	
	qd.video_demo2(src);
	waitKey(0);									//暂停程序，等待一个按键输入，单位ms
	destroyAllWindows();						//销毁所有创建的窗口
	return 0;
}

二十四、图像的直方图

知识点：

• calcHist(&bgr_plane[0], 1, 0, Mat(), b_hist, 1, bins, ranges);//参数分别为：源图像矩阵；源图像数量；源图像通道；掩膜；直方图输出值；输出直方图的维度；统计像素值的区间；等。

24.1 quickopencv.h

#include
using namespace cv;

class QuickDemo //QuickDemo对象
{
public:
	void histogram_demo(Mat &image);
	
	
};

24.2 QuickDemo.cpp

#include
#include

void QuickDemo::histogram_demo(Mat &image)
{
	//三通道分离
	std::vector<Mat>bgr_plane;
	split(image, bgr_plane);
	//定义参数变量
	const int channels[1] = { 0 };
	const int bins[1] = { 256 };
	float hranges[2] = { 0,255 };
	const float* ranges[1] = { hranges };

	Mat b_hist;
	Mat g_hist;
	Mat r_hist;
	//计算Blue，Green,Red通道的直方图
	calcHist(&bgr_plane[0], 1, 0, Mat(), b_hist, 1, bins, ranges);
	calcHist(&bgr_plane[1], 1, 0, Mat(), g_hist, 1, bins, ranges);
	calcHist(&bgr_plane[2], 1, 0, Mat(), r_hist, 1, bins, ranges);
	//显示直方图
	int hist_w = 480;
	int hist_h = 320;
	int bin_w = cvRound((double)hist_w / bins[0]);
	Mat histImage = Mat::zeros(hist_h, hist_w, CV_8UC3);
	//归一化直方图数据
	normalize(b_hist, b_hist, 0, histImage.rows, NORM_MINMAX, -1, Mat());
	normalize(g_hist, g_hist, 0, histImage.rows, NORM_MINMAX, -1, Mat());
	normalize(r_hist, r_hist, 0, histImage.rows, NORM_MINMAX, -1, Mat());
	//绘制直方图曲线
	for (int i = 1; i < bins[0]; i++)
	{
		line(histImage, Point(bin_w*(i - 1), hist_h - cvRound(b_hist.at<float>(i - 1))),
			Point(bin_w*(i), hist_h - cvRound(b_hist.at<float>(i))), Scalar(255, 0, 0), 2, 8, 0);
		line(histImage, Point(bin_w*(i - 1), hist_h - cvRound(g_hist.at<float>(i - 1))),
			Point(bin_w*(i), hist_h - cvRound(g_hist.at<float>(i))), Scalar(0, 255, 0), 2, 8, 0);
		line(histImage, Point(bin_w*(i - 1), hist_h - cvRound(r_hist.at<float>(i - 1))),
			Point(bin_w*(i), hist_h - cvRound(r_hist.at<float>(i))), Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);

	}
	//显示直方图
	namedWindow("Histogram Demo", WINDOW_AUTOSIZE);
	imshow("Histogram Demo", histImage);
}

24.3 test.cpp

#include
#include
#include

using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc,char **argv)
{

	Mat src = imread("D:/opencv/pictures/3 (3).jpeg", IMREAD_ANYCOLOR);//B,G,R蓝绿红通道图像
	
	if (src.empty())
	{
		printf("could not load image");			//如果路径不正确，则显示无法导入图片。
		return -1;
	}
	
	namedWindow("输入窗口", WINDOW_AUTOSIZE);	
	imshow("输入窗口", src);					//在窗口显示图像
	QuickDemo qd;								//调用之前创建的类对象	
	qd.histogram_demo(src);
	waitKey(0);									//暂停程序，等待一个按键输入，单位ms
	destroyAllWindows();						//销毁所有创建的窗口
	return 0;
}

二十五、二维直方图

知识点：

• applyColorMap(hist2d_image,hist2d_image,COLORMAP_JET);//参数分别为：源图像；输出图像；可提供色彩代码值。

25.1 quickopencv.h

#include
using namespace cv;

class QuickDemo //QuickDemo对象
{
public:
	void histogram_2d_demo(Mat &image);
	
	
};

25.2 QuickDemo.cpp

#include
#include

void QuickDemo::histogram_2d_demo(Mat &image)
{
	//2D直方图
	Mat hsv;
	Mat hs_hist;
	cvtColor(image, hsv, COLOR_BGR2HSV);
	int hbins = 30, sbins = 32;
	int hist_bins[] = { hbins,sbins };
	float h_range[] = { 0,180 };
	float s_range[] = { 0,256 };
	const float* hs_ranges[] = { h_range,s_range };
	int hs_channels[] = { 0,1 };
	calcHist(&hsv, 1, hs_channels, Mat(), hs_hist, 2, hist_bins, hs_ranges, true, false);
	double maxVal = 0;
	minMaxLoc(hs_hist, 0, &maxVal, 0, 0);
	int scale = 10;
	Mat hist2d_image = Mat::zeros(sbins*scale, hbins*scale, CV_8UC3);
	for (int h = 0; h < hbins; h++)
	{
		for (int s = 0; s < sbins; s++)
		{
			float binVal = hs_hist.at<float>(h, s);
			int intensity = cvRound(binVal * 255 / maxVal);
			rectangle(hist2d_image,
				Point(h*scale, s*scale),
				Point((h + 1)*scale - 1, (s + 1)*scale - 1),
				Scalar::all(intensity),
				-1
			);
		}

	}
	//显示直方图
	applyColorMap(hist2d_image,hist2d_image,COLORMAP_JET);
	imshow("H_S Histogram", hist2d_image);
	imwrite("D:/opencv/pictures/hist_2d.png", hist2d_image);
}

	

25.3 test.cpp

#include
#include
#include

using namespace std;
using namespace cv;

int main(int argc,char **argv)
{

	Mat src = imread("D:/opencv/pictures/3 (3).jpeg", IMREAD_ANYCOLOR);//B,G,R蓝绿红通道图像
	
	if (src.empty())
	{
		printf("could not load image");			//如果路径不正确，则显示无法导入图片。
		return -1;
	}
	
	namedWindow("输入窗口", WINDOW_AUTOSIZE);	
	imshow("输入窗口", src);					//在窗口显示图像
	QuickDemo qd;								//调用之前创建的类对象	
	qd.histogram_2d_demo(src);
	waitKey(0);									//暂停程序，等待一个按键输入，单位ms
	destroyAllWindows();						//销毁所有创建的窗口
	return 0;
}