一文通关OpenCV（C/C++），持续更新

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1.数据类型

CV_8U:占8位的unsigned

CV_8UC(n):占8位的unsigned char

CV_8UC1:占8位的unsigned char 一通道

CV_8UC2:占8位的unsigned char 二通道

CV_8UC3:占8位的unsigned char 三通道

CV_8UC4:占8位的unsigned char 四通道

CV_8S:占8位的signed

CV_8SC(n):占8位的signed char

CV_8SC1:占8位的signed char 一通道

CV_8SC2:占8位的signed char 二通道

CV_8SC3:占8位的signed char 三通道

CV_8SC4:占8位的signed char 四通道

CV_16U:占16位的unsigned

CV_16UC(n):占16位的unsigned char

CV_16UC1:占16位的unsigned char 一通道

CV_16U2:占16位的unsigned char 二通道

CV_16U3:占16位的unsigned char 三通道

CV_16U4:占16位的unsigned char 四通道

CV_16S:占16位的signed

CV_16SC(n):占16位的signed char

CV_16SC1:占16位的signed char 一通道

CV_16SC2:占16位的signed char 二通道

CV_16SC3:占16位的signed char 三通道

CV_16SC4:占16位的signed char 四通道

CV_16F:占16位的float

CV_16FC(n):占16位的float char

CV_16FC1:占16位的float char 一通道

CV_16FC2:占16位的float char 二通道

CV_16FC3:占16位的float char 三通道

CV_16FC4:占16位的float char 四通道

CV_32S:占32位的signed

CV_32SC(n):占32位的signed char

CV_32SC1:占32位的signed char 一通道

CV_32SC2:占32位的signed char 二通道

CV_32SC3:占32位的signed char 三通道

CV_32SC4:占32位的signed char 四通道

CV_32F:占32位的float

CV_32FC(n):占32位的float char

CV_32FC1:占32位的float char 一通道

CV_32FC2:占32位的float char 二通道

CV_32FC3:占32位的float char 三通道

CV_32FC4:占23位的float char 四通道

CV_64F:占64位的float

CV_64FC(n):占64位的float char

CV_64FC1:占64位的float char 一通道

CV_64FC2:占64位的float char 二通道

CV_64FC3:占64位的float char 三通道

CV_64FC4:占64位的float char 四通道

2.矩阵基本操作

2.1 全零矩阵

CV_NODISCARD_STD static MatExpr Mat::zeros(int rows, int cols, int type);
CV_NODISCARD_STD static MatExpr Mat::zeros(Size size, int type);

CV_NODISCARD_STD static MatExpr Mat::zeros(int ndims, const int* sz, int type);
//not recommended

rows:行数

cols:列数

type:数据类型（CV_16F）

size:Size（宽（列数），高（行数））

• Size与Mat中的成员函数.size()的返回值，有相同的数据类型，是[宽*高]。
• Mat中的成员变量.size，与以上二者不同，是 rows*cols

2.2 全一矩阵

CV_NODISCARD_STD static MatExpr Mat::ones(int rows, int cols, int type);
CV_NODISCARD_STD static MatExpr Mat::ones(Size size, int type);

CV_NODISCARD_STD static MatExpr Mat::ones(int ndims, const int* sz, int type);
//not recommended

rows:行数

cols:列数

type:数据类型（CV_16F）

size:Size（宽（列数），高（行数））

2.3 单位矩阵

CV_NODISCARD_STD static MatExpr Mat::eye(int rows, int cols, int type);
CV_NODISCARD_STD static MatExpr Mat::eye(Size size, int type);

rows:行数

cols:列数

type:数据类型（CV_16F）

size:Size（宽（列数），高（行数））

2.4 矩阵转置

MatExpr Mat::t() const;

2.5 求逆矩阵

MatExpr Mat::inv(int method=DECOMP_LU) const;

2.6 逗号式分隔创建矩阵，常用于自定义卷积核

template inline
Mat_<_Tp>::Mat_(int _rows, int _cols)
    : Mat(_rows, _cols, traits::Type<_Tp>::value)
{
}

template inline
Mat_<_Tp>::Mat_(int _rows, int _cols, const _Tp& value)
    : Mat(_rows, _cols, traits::Type<_Tp>::value)
{
    *this = value;
}

template inline
Mat_<_Tp>::Mat_(Size _sz)
    : Mat(_sz.height, _sz.width, traits::Type<_Tp>::value)
{}

template inline
Mat_<_Tp>::Mat_(Size _sz, const _Tp& value)
    : Mat(_sz.height, _sz.width, traits::Type<_Tp>::value)
{
    *this = value;
}

以下为使用实例

Mat a=Mat_(2,2)<<(1,2,3,4);
Mat b=Mat_(Size(2,2))<<(1,2,3,4);

注意 ：给出的数据类型必须是基本数据类型，如int,double。不能是CV_16F等。

2.7 矩阵定义(只列出常用的)

Mat::Mat() CV_NOEXCEPT;
Mat::Mat(int rows, int cols, int type);
Mat::Mat(Size size, int type);
Mat::Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s);
Mat::Mat(Size size, int type, const Scalar& s);
Mat::Mat(const std::vector& sizes, int type);
Mat::Mat(const std::vector& sizes, int type, const Scalar& s);
Mat::Mat(const Mat& m);

void Mat::create(int rows, int cols, int type);
void Mat::create(Size size, int type);
void Mat::create(const std::vector& sizes, int type);

rows:行数

cols:列数

type:数据类型（CV_16F）

size:Size（宽（列数），高（行数））

2.7.1 数据类型Scalar

• Scalar(gray)
• Scalar(blue,green,red)

2.8 通过ptr与at函数遍历矩阵

2.8.1 Vec类型

typedef Vec Vec2b;
typedef Vec Vec3b;
typedef Vec Vec4b;
 
typedef Vec Vec2s;
typedef Vec Vec3s;
typedef Vec Vec4s;
 
typedef Vec Vec2w;
typedef Vec Vec3w;
typedef Vec Vec4w;
 
typedef Vec Vec2i;
typedef Vec Vec3i;
typedef Vec Vec4i;
typedef Vec Vec6i;
typedef Vec Vec8i;
 
typedef Vec Vec2f;
typedef Vec Vec3f;
typedef Vec Vec4f;
typedef Vec Vec6f;
 
typedef Vec Vec2d;
typedef Vec Vec3d;
typedef Vec Vec4d;
typedef Vec Vec6d;

以下为实例

Mat a(Size(2560,1440),CV_8UC3);
for(int i=0;i(i,j)[0]=0;
          a.ptr(i,j)[1]=0;
          a.ptr(i,j)[2]=255;
      }
}
for(int i=0;i(i,j)[0]=0;
          a.at(i,j)[1]=0;
          a.at(i,j)[2]=255;
      }
}

• 用ptr访问可以不加Vec类型
• 用at访问必须加Vec类型

2.9 通过迭代器遍历矩阵(recommended)

Mat a(Size(2560,1440),CV_8UC3);
for(auto iter=a.begin();iter!=a.end();iter++){
      iter[0]=255;
      iter[1]=0;
      iter[2]=0;
}

3.图像基本操作

3.1 图片读取

CV_EXPORTS_W Mat imread( const String& filename, int flags = IMREAD_COLOR );
enum ImreadModes {

       IMREAD_UNCHANGED            = -1, 
//!< If set, return the loaded image as is (with alpha channel, otherwise it gets cropped). Ignore EXIF orientation.

       IMREAD_GRAYSCALE            = 0,  
//!< If set, always convert image to the single channel grayscale image (codec internal conversion).

       IMREAD_COLOR                = 1,  
//!< If set, always convert image to the 3 channel BGR color image.

       IMREAD_ANYDEPTH             = 2,  
//!< If set, return 16-bit/32-bit image when the input has the corresponding depth, otherwise convert it to 8-bit.

       IMREAD_ANYCOLOR             = 4,  
//!< If set, the image is read in any possible color format.

       IMREAD_LOAD_GDAL            = 8,  
//!< If set, use the gdal driver for loading the image.

       IMREAD_REDUCED_GRAYSCALE_2  = 16, 
//!< If set, always convert image to the single channel grayscale image and the image size reduced 1/2.

       IMREAD_REDUCED_COLOR_2      = 17, 
//!< If set, always convert image to the 3 channel BGR color image and the image size reduced 1/2.

       IMREAD_REDUCED_GRAYSCALE_4  = 32, 
//!< If set, always convert image to the single channel grayscale image and the image size reduced 1/4.

       IMREAD_REDUCED_COLOR_4      = 33, 
//!< If set, always convert image to the 3 channel BGR color image and the image size reduced 1/4.

       IMREAD_REDUCED_GRAYSCALE_8  = 64, 
//!< If set, always convert image to the single channel grayscale image and the image size reduced 1/8.

       IMREAD_REDUCED_COLOR_8      = 65, 
//!< If set, always convert image to the 3 channel BGR color image and the image size reduced 1/8.

       IMREAD_IGNORE_ORIENTATION   = 128 
//!< If set, do not rotate the image according to EXIF's orientation flag.
     };

3.2 创建窗口

CV_EXPORTS_W void namedWindow(const String& winname, int flags = WINDOW_AUTOSIZE);

winname(window name)：窗体名

3.3 图片显示

CV_EXPORTS_W void imshow(const String& winname, InputArray mat);

winname(window name)：窗体名

若窗体未创建，会自动进行创建

CV_EXPORTS_W int waitKey(int delay = 0);

控制图片的展示时间，如设置delay=0，则表示一直展示，按SPACE停止展示

如设置delay不为0，则表示停留delay毫秒

3.4 图片保存

CV_EXPORTS_W bool imwrite( const String& filename, InputArray img,
              const std::vector& params = std::vector());

filename：保存的文件名

3.5 视频输出

CV_WRAP explicit VideoCapture(const String& filename, int apiPreference = CAP_ANY);
  
CV_WRAP explicit VideoCapture(const String& filename, int apiPreference, const std::vector& params);

CV_WRAP explicit VideoCapture(int index, int apiPreference = CAP_ANY);

CV_WRAP explicit VideoCapture(int index, int apiPreference, const std::vector& params);

3.5.1 filename

影片档案名称（例如video.avi）

图片序列（例如img_%02d.jpg，将读取像这样的样本img_00.jpg, img_01.jpg, img_02.jpg, …）

视频流的网址（例如protocol://host:port/script_name?script_params|auth）。请注意，每个视频流或IP摄像机源均具有其自己的URL方案。请参考源流的文档以了解正确的URL。

3.5.2 index

要打开的视频捕获设备的ID。要使用默认后端打开默认摄像头，只需传递0。

当apiPreference为CAP_ANY时，使用camera_id + domain_offset（CAP_ *）向后兼容有效。

3.5.3 apiPreference（not important）

首选使用的Capture API后端。如果有多个可用的读取器实现，则可以用于实施特定的读取器实现。

设置读取的摄像头编号，默认CAP_ANY=0,自动检测摄像头。多个摄像头时，使用索引0,1,2，…进行编号调用摄像头。 apiPreference = -1时单独出现窗口，选取相应编号摄像头。

3.5.4 演示

VideoCapture video();
    while (1){
        Mat fps;
        video>>fps;
        imshow("video",fps);
        waitKey(10);//控制帧率
    }

3.6 通道分离与合并

3.6.1 分离

API（一）

CV_EXPORTS void split(const Mat& src, Mat* mvbegin);

src(source)：输入图像。

mvbegin(mat vector begin)：分离后的Mat数组。

API（二）

CV_EXPORTS_W void split(InputArray m, OutputArrayOfArrays mv);

m(mat)：输入图像。

mv(mat vector)：分离后的的Mat数组，可以使用STL容器vector。

3.6.2 合并

API（一）

CV_EXPORTS void merge(const Mat* mv, size_t count, OutputArray dst);

mv(mat vector)：欲合并的图像数组。

count：欲合并的图像的个数

dst(destination)：输出图片。

API（二）

CV_EXPORTS_W void merge(InputArrayOfArrays mv, OutputArray dst);

mv(mat vector)：欲合并的图像数组，可以使用STL容器vector。

dst(destination)：输出图片。

3.7 图片色彩模式转换

3.7.1 API

CV_EXPORTS_W void cvtColor( InputArray src, OutputArray dst, int code, int dstCn = 0 );

code：转换码

3.7.2 转换类型和转换码

1. RGB和BGR（opencv默认的彩色图像的颜色空间是BGR）颜色空间的转换

cv::COLOR_BGR2RGB

cv::COLOR_RGB2BGR

cv::COLOR_RGBA2BGRA

cv::COLOR_BGRA2RGBA

1. 向RGB和BGR图像中增添alpha通道

cv::COLOR_RGB2RGBA

cv::COLOR_BGR2BGRA

1. 从RGB和BGR图像中去除alpha通道

cv::COLOR_RGBA2RGB

cv::COLOR_BGRA2BGR

1. 从RBG和BGR颜色空间转换到灰度空间

cv::COLOR_RGB2GRAY

cv::COLOR_BGR2GRAY

cv::COLOR_RGBA2GRAY

cv::COLOR_BGRA2GRAY

1. 从灰度空间转换到RGB和BGR颜色空间

cv::COLOR_GRAY2RGB

cv::COLOR_GRAY2BGR

cv::COLOR_GRAY2RGBA

cv::COLOR_GRAY2BGRA

1. RGB和BGR颜色空间与BGR565颜色空间之间的转换

cv::COLOR_RGB2BGR565

cv::COLOR_BGR2BGR565

cv::COLOR_BGR5652RGB

cv::COLOR_BGR5652BGR

cv::COLOR_RGBA2BGR565

cv::COLOR_BGRA2BGR565

cv::COLOR_BGR5652RGBA

cv::COLOR_BGR5652BGRA

1. 灰度空间与BGR565之间的转换

cv::COLOR_GRAY2BGR555

cv::COLOR_BGR5552GRAY

1. RGB和BGR颜色空间与CIE XYZ之间的转换

cv::COLOR_RGB2XYZ

cv::COLOR_BGR2XYZ

cv::COLOR_XYZ2RGB

cv::COLOR_XYZ2BGR

1. RGB和BGR颜色空间与uma色度（YCrCb空间）之间的转换

cv::COLOR_RGB2YCrCb

cv::COLOR_BGR2YCrCb

cv::COLOR_YCrCb2RGB

cv::COLOR_YCrCb2BGR

1. RGB和BGR颜色空间与HSV颜色空间之间的相互转换

cv::COLOR_RGB2HSV

cv::COLOR_BGR2HSV

cv::COLOR_HSV2RGB

cv::COLOR_HSV2BGR

1. RGB和BGR颜色空间与HLS颜色空间之间的相互转换

cv::COLOR_RGB2HLS

cv::COLOR_BGR2HLS

cv::COLOR_HLS2RGB

cv::COLOR_HLS2BGR

1. RGB和BGR颜色空间与CIE Lab颜色空间之间的相互转换

cv::COLOR_RGB2Lab

cv::COLOR_BGR2Lab

cv::COLOR_Lab2RGB

cv::COLOR_Lab2BGR

1. RGB和BGR颜色空间与CIE Luv颜色空间之间的相互转换

cv::COLOR_RGB2Luv

cv::COLOR_BGR2Luv

cv::COLOR_Luv2RGB

cv::COLOR_Luv2BGR

1. Bayer格式（raw data）向RGB或BGR颜色空间的转换

cv::COLOR_BayerBG2RGB

cv::COLOR_BayerGB2RGB

cv::COLOR_BayerRG2RGB

cv::COLOR_BayerGR2RGB

cv::COLOR_BayerBG2BGR

cv::COLOR_BayerGB2BGR

cv::COLOR_BayerRG2BGR

cv::COLOR_BayerGR2BGR

3.8 改变图片的对比度和亮度

3.8.1 概述

Mat.ptr(i,j)=Mat.ptr(i,j)*a+b

a：控制对比度增益

b：控制亮度增益

3.8.2 手动（使用saturate_cast函数确保输出值不溢出范围）

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai", xuenai);
for(int i=0;i(i, j)[k] = saturate_cast(xuenai.at(i, j)[k] *                 1.2 + 30);
            }
        }
    }
imshow("xuenai_convertTo",xuenai);
waitKey();

3.8.3 调用API：Mat::convertTo

void Mat::convertTo( OutputArray m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai", xuenai);
xuenai.convertTo(xuenai,-1,1.2,30);
imshow("xuenai_convertTo",xuenai);
waitKey();

可以看到效果是一样的

3.9 图片混合

CV_EXPORTS_W void addWeighted(InputArray src1, double alpha, InputArray src2,
                              double beta, double gamma, OutputArray dst, int dtype = -1);

src(source1)：输入图片1

alpha：src1的权重

src2(source2)：输入图片2

beta：src2的权重

gamma：额外的增量

dst(destination)：输出图片

dtype(destination type)：输出图片的数据类型，-1表示与输入图片一致

3.10 图片尺寸调整

CV_EXPORTS_W void resize( InputArray src, OutputArray dst,
                          Size dsize, double fx = 0, double fy = 0,
                          int interpolation = INTER_LINEAR );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

dsize(destination size)：输出图片的尺寸

fx：x方向(width方向)的缩放比例，如果它是0，那么它就会按照(double)dsize.width/src.cols来计算；

fy：y方向(height方向)的缩放比例，如果它是0，那么它就会按照(double)dsize.height/src.rows来计算；

interpolation：插值算法的选择

3.10.1 插值算法(not important)

enum InterpolationFlags{
    /** nearest neighbor interpolation */
    INTER_NEAREST        = 0,
    /** bilinear interpolation */
    INTER_LINEAR         = 1,
    /** bicubic interpolation */
    INTER_CUBIC          = 2,
    /** resampling using pixel area relation. It may be a preferred method for image decimation, as
    it gives moire'-free results. But when the image is zoomed, it is similar to the INTER_NEAREST
    method. */
    INTER_AREA           = 3,
    /** Lanczos interpolation over 8x8 neighborhood */
    INTER_LANCZOS4       = 4,
    /** Bit exact bilinear interpolation */
    INTER_LINEAR_EXACT = 5,
    /** Bit exact nearest neighbor interpolation. This will produce same results as
    the nearest neighbor method in PIL, scikit-image or Matlab. */
    INTER_NEAREST_EXACT  = 6,
    /** mask for interpolation codes */
    INTER_MAX            = 7,
    /** flag, fills all of the destination image pixels. If some of them correspond to outliers in the
    source image, they are set to zero */
    WARP_FILL_OUTLIERS   = 8,
    /** flag, inverse transformation

    For example, #linearPolar or #logPolar transforms:
    - flag is __not__ set: \f$dst( \rho , \phi ) = src(x,y)\f$
    - flag is set: \f$dst(x,y) = src( \rho , \phi )\f$
    */
    WARP_INVERSE_MAP     = 16
};

3.10.2 注意事项

使用注意事项：

• dsize和fx/fy不能同时为0

1. 指定dsize的值，让fx和fy空置直接使用默认值。
2. 让dsize为0，指定好fx和fy的值，比如fx=fy=0.5，那么就相当于把原图两个方向缩小一倍。

3.11 图像金字塔（常用于神经网络的池化层，对图像进行成倍的放大或缩小）

CV_EXPORTS_W void pyrDown( InputArray src, OutputArray dst,
                           const Size& dstsize = Size(), int borderType = BORDER_DEFAULT );
//缩小一倍

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

dstsize(destination size)：输出图片的尺寸，默认自动调整

borderType：边界填充方式，默认为黑边。如果没有设置dstsize，则不会出现黑边，因为已经进行了自动调整

CV_EXPORTS_W void pyrUp( InputArray src, OutputArray dst,
                         const Size& dstsize = Size(), int borderType = BORDER_DEFAULT );
//放大一倍

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

dstsize(destination size)：输出图片的尺寸，默认自动调整

borderType：边界填充方式，默认为黑边。如果没有设置dstsize，则不会出现黑边，因为已经进行了自动调整

3.12 二值化（一般只对灰度图使用）

CV_EXPORTS_W double threshold( InputArray src, OutputArray dst,
                               double thresh, double maxval, int type );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

thresh(threshold)：阈值

maxval(max value)：最大值

type：阈值类型

3.12.1 阈值类型

enum ThresholdTypes {
    THRESH_BINARY     = 0, //!< \f[\texttt{dst} (x,y) =  \fork{\texttt{maxval}}{if \(\texttt{src}(x,y) > \texttt{thresh}\)}{0}{otherwise}\f]
    THRESH_BINARY_INV = 1, //!< \f[\texttt{dst} (x,y) =  \fork{0}{if \(\texttt{src}(x,y) > \texttt{thresh}\)}{\texttt{maxval}}{otherwise}\f]
    THRESH_TRUNC      = 2, //!< \f[\texttt{dst} (x,y) =  \fork{\texttt{threshold}}{if \(\texttt{src}(x,y) > \texttt{thresh}\)}{\texttt{src}(x,y)}{otherwise}\f]
    THRESH_TOZERO     = 3, //!< \f[\texttt{dst} (x,y) =  \fork{\texttt{src}(x,y)}{if \(\texttt{src}(x,y) > \texttt{thresh}\)}{0}{otherwise}\f]
    THRESH_TOZERO_INV = 4, //!< \f[\texttt{dst} (x,y) =  \fork{0}{if \(\texttt{src}(x,y) > \texttt{thresh}\)}{\texttt{src}(x,y)}{otherwise}\f]
    THRESH_MASK       = 7,
    THRESH_OTSU       = 8, //!< flag, use Otsu algorithm to choose the optimal threshold value
    THRESH_TRIANGLE   = 16 //!< flag, use Triangle algorithm to choose the optimal threshold value
};

阈值二值化（Threshold Binary）

首先指定像素的灰度值的阈值，遍历图像中像素值，如果像素的灰度值大于这个阈值，则将这个像素设置为最大像素值(8位灰度值最大为255)；若像素的灰度值小于阈值，则将该像素点像素值赋值为0。公式以及示意图如下：

阈值反二值化（Threshold Binary Inverted）

首先也要指定一个阈值，不同的是在对图像进行阈值化操作时与阈值二值化相反，当像素的灰度值超过这个阈值的时候为该像素点赋值为0；当该像素的灰度值低于该阈值时赋值为最大值。公式及示意图如下：

截断（Truncate）

给定像素值阈值，在图像中像素的灰度值大于该阈值的像素点被设置为该阈值，而小于该阈值的像素值保持不变。公式以及示意图如下：

阈值取零（Threshold To Zero）

与截断阈值化相反，像素点的灰度值如果大于该阈值则像素值不变，如果像素点的灰度值小于该阈值，则该像素值设置为0.公式以及示意图如下：

阈值反取零（Threshold To Zero Inverted）

像素值大于阈值的像素赋值为0，而小于该阈值的像素值则保持不变，公式以及示意图如下：

3.13 图片裁剪

3.13.1 方式一

inline
Mat Mat::operator()( const Rect& roi ) const
{
    return Mat(*this, roi);
}

以下为实例

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai", xuenai);
Mat tuanzi(xuenai,(Rect(0,0,500,1000)));
imshow("tuanzi",tuanzi);
waitKey();

3.13.2 方式二

Mat::Mat(const Mat& m, const Rect& roi);

以下为实例

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai", xuenai);
Mat tuanzi(xuenai(Rect(0,0,500,1000)));
imshow("tuanzi",tuanzi);
waitKey();

3.13.3 Rect类构造

template inline
Rect_<_Tp>::Rect_(_Tp _x, _Tp _y, _Tp _width, _Tp _height)
    : x(_x), y(_y), width(_width), height(_height) {}

template inline
Rect_<_Tp>::Rect_(const Point_<_Tp>& org, const Size_<_Tp>& sz)
    : x(org.x), y(org.y), width(sz.width), height(sz.height) {}

template inline
Rect_<_Tp>::Rect_(const Point_<_Tp>& pt1, const Point_<_Tp>& pt2)
{
    x = std::min(pt1.x, pt2.x);
    y = std::min(pt1.y, pt2.y);
    width = std::max(pt1.x, pt2.x) - x;
    height = std::max(pt1.y, pt2.y) - y;
}

3.14 基本变换

3.14.1 翻转

CV_EXPORTS_W void flip(InputArray src, OutputArray dst, int flipCode);

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

flipCode：翻转类型

flipcode==0;//上下翻转
flipcod>0;//左右翻转
flipcode<0;//上下加左右翻转,等价于旋转180°

效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai", xuenai);
Mat xuenai_flip(xuenai.size(), xuenai.type());
flip(xuenai, xuenai_flip, 0);
imshow("xuenai_flip", xuenai_flip);
waitKet();

3.14.2 90°旋转

CV_EXPORTS_W void rotate(InputArray src, OutputArray dst, int rotateCode);
enum RotateFlags {
    ROTATE_90_CLOCKWISE = 0, //!

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

rotateCode：旋转类型

效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai", xuenai);
Mat xuenai_rotate(xuenai.size(), xuenai.type());
rotate(xuenai, xuenai_rotate, ROTATE_180);
imshow("xuenai_rotate", xuenai_rotate);
waitKet();

3.15 仿射变换与透射变换

CV_EXPORTS_W void warpAffine( InputArray src, OutputArray dst,
                              InputArray M, Size dsize,
                              int flags = INTER_LINEAR,
                              int borderMode = BORDER_CONSTANT,
                              const Scalar& borderValue = Scalar());

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

M：变换矩阵

dsize(destination size)：输出图片的尺寸，若不对输出图片的尺寸进行调整，那么很可能会出现黑边

flags：插值算法

borderMode：边界外推法

borderValue：填充边界的值

3.15.1 平移

只需将变换矩阵M设置成如下形式：

float delta_x=200,delta_y=200;
float  M_values[]={1,0,delta_x,
                   0,1,delta_y};
Mat M(Size(3,2),CV_32F,M_values);

delta_x：x方向上的偏移量

delta_y：y方向上的偏移量

M_values：必须是浮点类型的数组对象

M：必须是CV_32F，不能用逗号式分隔创建

效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai",xuenai);
double  M_values[]={1,0,200,
                    0,1,200};
Mat M(Size(3,2), CV_64F,M_values);
Mat xuenai_shift(xuenai.size(),xuenai.type());
warpAffine(xuenai,xuenai_shift,M,xuenai.size());
imshow("xuenai_shift",xuenai_shift);
waitKet();

3.15.2 任意角度旋转

获得变换矩阵M

inline
Mat getRotationMatrix2D(Point2f center, double angle, double scale)
{
    return Mat(getRotationMatrix2D_(center, angle, scale), true);
}

center：旋转中心点的坐标

angle：逆时针偏角

scale：生成图与原图之比

效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai", xuenai);
Mat M= getRotationMatrix2D(Point2f(xuenai.cols/2,xuenai.rows/2),45,1);
Mat xuenai_rotate(xuenai.size(),xuenai.type());
warpAffine(xuenai,xuenai_rotate,M,xuenai.size());
imshow("xuenai_flip",xuenai_rotate);

3.15.3 仿射（不破坏几何关系）

获得变换矩阵M

CV_EXPORTS Mat getAffineTransform( const Point2f src[], const Point2f dst[] );

src：输入图片的坐标点集，含三个坐标点

dst：三个坐标点变换的目标位置

3.15.4 透射（破坏几何关系）

已知变换后图片，逆推变换矩阵M

CV_EXPORTS_W Mat getPerspectiveTransform(InputArray src, InputArray dst, int solveMethod = DECOMP_LU);

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

获得变换矩阵M

CV_EXPORTS Mat getPerspectiveTransform(const Point2f src[], const Point2f dst[], int solveMethod = DECOMP_LU);

src：输入图片的坐标点集，含四个坐标点

dst：四个坐标点变换的目标位置

4.滤波及边缘检测

4.1 均值滤波

4.1.1 卷积核形状

Mat kernal=Mat::ones(Size(ksize,ksize),CV_64F)/(ksize*ksize);

4.1.2 API

CV_EXPORTS_W void blur( InputArray src, OutputArray dst,
                        Size ksize, Point anchor = Point(-1,-1),
                        int borderType = BORDER_DEFAULT );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

ksize(kernal size)：卷积核大小，必须是正奇数

anchor：滤波器中心像素位置，取（-1，-1）表示几何中心

borderType：边界填充方式，默认为黑边

4.1.3 效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai",xuenai);
Mat xuenai_blur(xuenai.size(),xuenai.type());
blur(xuenai,xuenai_blur,Size(3,5));
imshow("xuenai_blur",xuenai_blur);
waitKet();

4.2 高斯滤波

4.2.1 卷积核形状

二维高斯函数表述为：

对应图形：

代码实现（不区分sigmaX与sigmaY）

void GetGaussianKernel(Mat kernal, const int ksize,const double sigma)  
{  
    const double PI=4.0*atan(1.0); //圆周率π赋值  
    int center= ksize/2;  
    double sum=0;  
    for(int i=0;i

4.2.2 API

CV_EXPORTS_W void GaussianBlur( InputArray src, OutputArray dst, Size ksize,
                                double sigmaX, double sigmaY = 0,
                                int borderType = BORDER_DEFAULT );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

ksize(kernal size)：卷积核大小。如果这个值我们设其为非正数，那么OpenCV会从第五个参数sigmaSpace来计算出它来。

sigmaX：x方向上的标准差

sigmaY：y方向上的标准差。默认输入量为0，则将其设置为等于sigmaX，如果两个轴的标准差均为0，则根据输入的高斯滤波器尺寸计算标准偏差。

borderType：边界填充方式，默认为黑边

4.2.3 效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
    imshow("xuenai",xuenai);
    Mat xuenai_Gauss(xuenai.size(),xuenai.type());
    GaussianBlur(xuenai,xuenai_Gauss,Size(-1,-1),10);
    imshow("xuenai_Gauss",xuenai_Gauss);
    waitKet();

4.3 中值滤波

4.3.1 原理

取滤波器内的中值作为输出，可以很好的抑制椒盐噪声

4.3.2 API

CV_EXPORTS_W void medianBlur( InputArray src, OutputArray dst, int ksize );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

ksize(kernal size)：卷积核边长，必须是正奇数

4.3.3 效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
    imshow("xuenai",xuenai);
    Mat xuenai_median(xuenai.size(),xuenai.type());
    medianBlur(xuenai,xuenai_median,5);
    imshow("xuenai_median",xuenai_median);
    waitKet();

4.4 高斯双边滤波

4.4.1 原理

双边滤波器的好处是可以做边缘保存（edge preserving），一般用高斯滤波去降噪，会较明显地模糊边缘，对于高频细节的保护效果并不明显。双边滤波器顾名思义比高斯滤波多了一个高斯方差sigma－d，它是基于空间分布的高斯滤波函数，所以在边缘附近，离的较远的像素不会太多影响到边缘上的像素值，这样就保证了边缘附近像素值的保存。但是由于保存了过多的高频信息，对于彩色图像里的高频噪声，双边滤波器不能够干净的滤掉，只能够对于低频信息进行较好的滤波。

4.4.2 API

CV_EXPORTS_W void bilateralFilter( InputArray src, OutputArray dst, int d,
                                   double sigmaColor, double sigmaSpace,
                                   int borderType = BORDER_DEFAULT );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

d：卷积核边长。如果这个值我们设其为非正数，那么OpenCV会从第五个参数sigmaSpace来计算出它来。

sigmaColor：颜色空间滤波器的sigma值。这个参数的值越大，就表明该像素邻域内有更宽广的颜色会被混合到一起，产生较大的半相等颜色区域。

sigmaSpace：坐标空间中滤波器的sigma值，坐标空间的标注方差。他的数值越大，意味着越远的像素会相互影响，从而使更大的区域足够相似的颜色获取相同的颜色。当d>0，卷积核大小已被指定且与sigmaSpace无关。否则，d正比于sigmaSpace。

borderType：边界填充方式，默认为黑边

4.4.3 效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
    imshow("xuenai",xuenai);
    Mat xuenai_bilateral(xuenai.size(),xuenai.type());
    bilateralFilter(xuenai,xuenai_bilateral,-1,100,10);
    imshow("xuenai_bilateral",xuenai_bilateral);
    waitKet();

4.5 获取用来形态学操作的滤波器

CV_EXPORTS_W Mat getStructuringElement(int shape, Size ksize, Point anchor = Point(-1,-1));
enum MorphShapes {
    MORPH_RECT    = 0, //!< a rectangular structuring element:  \f[E_{ij}=1\f]
    MORPH_CROSS   = 1, //!< a cross-shaped structuring element:
                       //!< \f[E_{ij} = \begin{cases} 1 & \texttt{if } {i=\texttt{anchor.y } {or } {j=\texttt{anchor.x}}} \\0 & \texttt{otherwise} \end{cases}\f]
    MORPH_ELLIPSE = 2 //!< an elliptic structuring element, that is, a filled ellipse inscribed
                      //!< into the rectangle Rect(0, 0, esize.width, 0.esize.height)
};

shape：滤波器形状

ksize(kernal size)：滤波器大小

anchor：滤波器中心像素位置，取（-1，-1）表示几何中心

4.6 腐蚀和膨胀（一般对二值图）

4.6.1 原理

腐蚀：取滤波器内的最小值作为输出

膨胀：取滤波器内的最大值作为输出

4.6.2 腐蚀API

CV_EXPORTS_W void erode( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel,
                         Point anchor = Point(-1,-1), int iterations = 1,
                         int borderType = BORDER_CONSTANT,
                         const Scalar& borderValue = morphologyDefaultBorderValue() );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

kernal：滤波器矩阵

anchor：滤波器中心像素位置，取（-1，-1）表示几何中心

iterations：执行erode函数的次数，默认执行一次

borderType：边界填充方式

borderValue：填充边界的值

4.6.3 效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));

    Mat xuenai_gray(xuenai.size(),xuenai.type());
    cvtColor(xuenai,xuenai_gray,COLOR_BGR2GRAY);
    Mat xuenai_threshold(xuenai.size(),xuenai.type());
    threshold(xuenai_gray,xuenai_threshold,100,255,THRESH_BINARY);
    imshow("xuenai_threshold",xuenai_threshold);

    Mat kernal=getStructuringElement(MORPH_RECT,Size(3,3));

    Mat xuenai_erode(xuenai.size(),xuenai.type());
    erode(xuenai_threshold,xuenai_erode,kernal);
    imshow("xuenai_erode",xuenai_erode);
    waitKet();

4.6.4 膨胀API

CV_EXPORTS_W void dilate( InputArray src, OutputArray dst, InputArray kernel,
                          Point anchor = Point(-1,-1), int iterations = 1,
                          int borderType = BORDER_CONSTANT,
                          const Scalar& borderValue = morphologyDefaultBorderValue() );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

kernal：滤波器矩阵

anchor：滤波器中心像素位置，取（-1，-1）表示几何中心

iterations：执行erode函数的次数

borderType：边界填充方式

borderValue：填充边界的值

4.6.5 效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));

    Mat xuenai_gray(xuenai.size(),xuenai.type());
    cvtColor(xuenai,xuenai_gray,COLOR_BGR2GRAY);
    Mat xuenai_threshold(xuenai.size(),xuenai.type());
    threshold(xuenai_gray,xuenai_threshold,100,255,THRESH_BINARY);
    imshow("xuenai_threshold",xuenai_threshold);

    Mat kernal=getStructuringElement(MORPH_RECT,Size(3,3));

    Mat xuenai_dilate(xuenai.size(),xuenai.type());
    dilate(xuenai_threshold,xuenai_dilate,kernal);
    imshow("xuenai_dilate",xuenai_dilate);
    waitKet();

4.7 形态学操作（一般对二值图）

4.7.1 API

CV_EXPORTS_W void morphologyEx( InputArray src, OutputArray dst,
                                int op, InputArray kernel,
                                Point anchor = Point(-1,-1), int iterations = 1,
                                int borderType = BORDER_CONSTANT,
                                const Scalar& borderValue = morphologyDefaultBorderValue() );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

op：变换类型

kernal：滤波器矩阵

anchor：滤波器中心像素位置，取（-1，-1）表示几何中心

iterations：执行erode函数的次数

borderType：边界填充方式

borderValue：填充边界的值

4.7.2 变换类型

enum MorphTypes{
    MORPH_ERODE    = 0, //腐蚀

    MORPH_DILATE   = 1, //膨胀

    MORPH_OPEN     = 2, //开
                        
    MORPH_CLOSE    = 3, //闭
                        
    MORPH_GRADIENT = 4, //形态学梯度
                        
    MORPH_TOPHAT   = 5, //顶帽
                        
    MORPH_BLACKHAT = 6, //黑帽

    MORPH_HITMISS  = 7  //击中击不中变换

};

4.7.3 开

原理

对输入图片先进行腐蚀，然后进行膨胀。可以用来屏蔽与滤波器大小相当的亮部。

效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));

    Mat xuenai_gray(xuenai.size(),xuenai.type());
    cvtColor(xuenai,xuenai_gray,COLOR_BGR2GRAY);
    Mat xuenai_threshold(xuenai.size(),xuenai.type());
    threshold(xuenai_gray,xuenai_threshold,100,255,THRESH_BINARY);
    imshow("xuenai_threshold",xuenai_threshold);

    Mat kernal=getStructuringElement(MORPH_RECT,Size(3,3));

    Mat xuenai_morphology(xuenai.size(),xuenai.type());
    morphologyEx(xuenai_threshold,xuenai_morphology,MORPH_OPEN,kernal);
    imshow("xuenai_morphology",xuenai_morphology);
    waitKet();

4.7.4 闭

原理

对输入图片先进行膨胀，然后进行腐蚀。可以用来屏蔽与滤波器大小相当的暗部。

效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));

    Mat xuenai_gray(xuenai.size(),xuenai.type());
    cvtColor(xuenai,xuenai_gray,COLOR_BGR2GRAY);
    Mat xuenai_threshold(xuenai.size(),xuenai.type());
    threshold(xuenai_gray,xuenai_threshold,100,255,THRESH_BINARY);
    imshow("xuenai_threshold",xuenai_threshold);

    Mat kernal=getStructuringElement(MORPH_RECT,Size(3,3));
    
    Mat xuenai_morphology(xuenai.size(),xuenai.type());
    morphologyEx(xuenai_threshold,xuenai_morphology,MORPH_CLOSE,kernal);
    imshow("xuenai_morphology",xuenai_morphology);
    waitKet();

4.7.5 顶帽

原理

对输入图片先进行开操作，然后原图-开操作图。可以用来提取与滤波器大小相当的亮部。

效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));

    Mat xuenai_gray(xuenai.size(),xuenai.type());
    cvtColor(xuenai,xuenai_gray,COLOR_BGR2GRAY);
    Mat xuenai_threshold(xuenai.size(),xuenai.type());
    threshold(xuenai_gray,xuenai_threshold,100,255,THRESH_BINARY);
    imshow("xuenai_threshold",xuenai_threshold);

    Mat kernal=getStructuringElement(MORPH_RECT,Size(3,3));

    Mat xuenai_morphology(xuenai.size(),xuenai.type());
    morphologyEx(xuenai_threshold,xuenai_morphology,MORPH_TOPHAT,kernal);
    imshow("xuenai_morphology",xuenai_morphology);
    waitKet();

4.7.6 黑帽

原理

对输入图片先进行闭操作，然后闭操作图-原图。可以用来提取与滤波器大小相当的暗部。

效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));

    Mat xuenai_gray(xuenai.size(),xuenai.type());
    cvtColor(xuenai,xuenai_gray,COLOR_BGR2GRAY);
    Mat xuenai_threshold(xuenai.size(),xuenai.type());
    threshold(xuenai_gray,xuenai_threshold,100,255,THRESH_BINARY);
    imshow("xuenai_threshold",xuenai_threshold);

    Mat kernal=getStructuringElement(MORPH_RECT,Size(3,3));

    Mat xuenai_morphology(xuenai.size(),xuenai.type());
    morphologyEx(xuenai_threshold,xuenai_morphology,MORPH_BLACKHAT,kernal);
    imshow("xuenai_morphology",xuenai_morphology);
    waitKet();

4.7.7 形态学梯度

原理

膨胀图与腐蚀图之差。可以用来 提取边界轮廓 ，但提取效果比不上专业的边缘检测算法。

效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));

    Mat xuenai_gray(xuenai.size(),xuenai.type());
    cvtColor(xuenai,xuenai_gray,COLOR_BGR2GRAY);
    Mat xuenai_threshold(xuenai.size(),xuenai.type());
    threshold(xuenai_gray,xuenai_threshold,100,255,THRESH_BINARY);
    imshow("xuenai_threshold",xuenai_threshold);

    Mat kernal=getStructuringElement(MORPH_RECT,Size(3,3));

    Mat xuenai_morphology(xuenai.size(),xuenai.type());
    morphologyEx(xuenai_threshold,xuenai_morphology,MORPH_GRADIENT,kernal);
    imshow("xuenai_morphology",xuenai_morphology);
    waitKet();

4.7.8 击中击不中变换

原理

击中击不中变换由下面三步构成：

用结构元素B1来腐蚀输入图像

用结构元素B2来腐蚀输入图像的补集

前两步结果的与运算

结构元素B1和B2可以结合为一个元素B。例如：

结构元素：左B1（击中元素），中B2（击不中元素），右B（两者结合）

本例中，我们寻找这样一种结构模式，中间像素属于背景，其上下左右属于前景，其余领域像素忽略不计（背景为黑色，前景为白色）。然后用上面的核在输入图像中找这种结构。从下面的输出图像中可以看到，输入图像中只有一个位置满足要求。

输入二值图像

输出二值图像

4.8 选择合适的边缘检测输出图像的深度

参照以下表格

int sdepth	int ddepth
CV_8U	CV_16S/CV_32F/CV_64F
CV_16U/CV_16S	CV_32F/CV_64F
CV_32F	CV_32F/CV_64F
CV_64F	CV_64F

4.8.1 convertScaleAbs恢复深度为CV_8U

CV_EXPORTS_W void convertScaleAbs(InputArray src, OutputArray dst,
                                  double alpha = 1, double beta = 0);

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

4.9 sobel

4.9.1 卷积核形状（ksize=3）

Mat kernalX=Mat_(Size(3,3))<<(-1,0,1
                                    -2,0,2
                                    -1,0,1);
Mat kernalY=Mat_(Size(3,3))<<(-1,-2,1
                                     0,0,0
                                     1,2,1);

4.9.2 API

CV_EXPORTS_W void Sobel( InputArray src, OutputArray dst, int ddepth,
                         int dx, int dy, int ksize = 3,
                         double scale = 1, double delta = 0,
                         int borderType = BORDER_DEFAULT );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

ddepth(destination depth)：输出图片的深度（CV_16F）

dx：x方向导数的阶数，一般取1

dy：y方向导数的阶数，一般取1

ksize：卷积核边长，默认为3

scale：生成图与原图的缩放比例，默认为1

delta：额外的增量，默认为0

borderType：边界填充方式，默认为黑边

4.9.3 流程

1. 用cvtColor函数转灰度图
2. 在x,y方向上分别各调用一次Sobel
3. 用convertScaleAbs函数转换到原格式，否则无法显示
4. 用addWeighted函数把两张输出图片加在一起

4.9.4 同时在x,y方向上调用Sobel和分开调用的效果对比

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
imshow("xuenai", xuenai);

//转灰度图
Mat xuenai_gray(xuenai.size(),xuenai.type());
cvtColor(xuenai,xuenai_gray,COLOR_BGR2GRAY);

//同时在x,y方向上调用Sobel
Mat xuenai_sobel1(xuenai.size(),xuenai.type());
Sobel(xuenai_gray,xuenai_sobel1,CV_16S,1,1,3);
convertScaleAbs(xuenai_sobel1,xuenai_sobel1);
imshow("xuenai_sobel1",xuenai_sobel1);

//在x,y方向上分别各调用一次Sobel
Mat xuenai_xsobel(xuenai.size(),xuenai.type());Mat xuenai_ysobel(xuenai.size(),xuenai.type());Mat xuenai_sobel2(xuenai.size(),xuenai.type());
Sobel(xuenai_gray,xuenai_xsobel,CV_16S,1,0,3);
convertScaleAbs(xuenai_xsobel,xuenai_xsobel);
Sobel(xuenai_gray,xuenai_ysobel,CV_16S,0,1,3);
convertScaleAbs(xuenai_ysobel,xuenai_ysobel);
addWeighted(xuenai_xsobel,0.5,xuenai_ysobel,0.5,0,xuenai_sobel2);
convertScaleAbs(xuenai_sobel2,xuenai_sobel2);
imshow("xuenai_sobel2",xuenai_sobel2);
waitKey();

可以看到效果差了很多

4.10 scharr

4.10.1 卷积核形状（ksize恒定为3）

虽然Sobel算子可以有效的提取图像边缘，但是对图像中较弱的边缘提取效果较差。因此为了能够有效的提取出较弱的边缘，需要将像素值间的差距增大，因此引入Scharr算子。Scharr算子是对Sobel算子差异性的增强，因此两者之间的在检测图像边缘的原理和使用方式上相同。

Mat kernalX=Mat_(Size(3,3))<<(-3,0,3
                                    -10,0,10
                                    -3,0,3);
Mat kernalY=Mat_(Size(3,3))<<(-3,-10,3
                                     0,0,0
                                     3,10,3);

4.10.2 API

CV_EXPORTS_W void Scharr( InputArray src, OutputArray dst, int ddepth,
                          int dx, int dy, double scale = 1, double delta = 0,
                          int borderType = BORDER_DEFAULT );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

ddepth(destination depth)：输出图片的深度（CV_16F）

dx：x方向导数的阶数，一般取1

dy：y方向导数的阶数，一般取1

scale：生成图与原图的缩放比例，默认为1

delta：额外的增量，默认为0

borderType：边界填充方式，默认为黑边

4.10.3 流程

1. 用cvtColor函数转灰度图
2. 在x,y方向上分别各调用一次Scharr
3. 用convertScaleAbs函数转换到原格式，否则无法显示
4. 用addWeighted函数把两张输出图片加在一起

4.11 Laplacian

4.11.1 卷积核形状（ksize=3）

Mat kernal=Mat_(Size(3,3))<<(0,-1,0
                                   -1,4,-1
                                   0,-1,0);

Laplacian算子的卷积核形状决定了它 对噪声非常敏感 ，因此，通常需要通过 滤波平滑处理 。

4.11.2 API

CV_EXPORTS_W void Laplacian( InputArray src, OutputArray dst, int ddepth,
                             int ksize = 1, double scale = 1, double delta = 0,
                             int borderType = BORDER_DEFAULT );

src(source)：输入图片

dst(destination)：输出图片

ddepth(destination depth)：输出图片的深度（CV_16F）

scale：生成图与原图的缩放比例，默认为1

delta：额外的增量，默认为0

borderType：边界填充方式，默认为黑边

4.11.3 流程

1. 用中值滤波等操作平滑处理
2. 用cvtColor函数转灰度图
3. 用Laplacian函数处理
4. 用convertScaleAbs函数转换到原格式，否则无法显示

4.12 Canny（recommended）

4.12.1 API

CV_EXPORTS_W void Canny( InputArray image, OutputArray edges,
                         double threshold1, double threshold2,
                         int apertureSize = 3, bool L2gradient = false );

image：输入图片

edges：输出图片

threshold1：最小阈值

threshold2：最大阈值

高于threshold2被认为是真边界，低于threshold1被抛弃，介于二者之间，则取决于是否与真边界相连。

apertureSize：Sobel卷积核的大小，默认为3。 核越大，对噪声越不敏感，但是边缘检测的错误也会随之增加 。

L2gradient：计算图像梯度幅度的标识，默认为false，表示L1范数（直接将两个方向的导数的绝对值相加）。如果使用true，表示L2范数（两个方向的导数的平方和再开方）

4.12.2 流程

1. 用中值滤波等操作平滑处理
2. 用Canny函数处理

4.12.3 效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
    imshow("xuenai",xuenai);

    Mat xuenai_canny(xuenai.size(),xuenai.type());
    Canny(xuenai,xuenai_canny,60,150);
    imshow("xuenai_canny",xuenai_canny);
    waitKet();

5.画几何图形

5.1 直线

5.1.1 API

CV_EXPORTS_W void line(InputOutputArray img, Point pt1, Point pt2, const Scalar& color,int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);

img(image)：输入图片

pt1(point1)：端点1

pt2(point2)：端点2

color：颜色

thickness：粗细

lineType：连通类型

shift：坐标点小数点位数(not important)

5.1.2连通类型

enum LineTypes {
    FILLED  = -1,
    LINE_4  = 4, //!< 4-connected line
    LINE_8  = 8, //!< 8-connected line
    LINE_AA = 16 //!< antialiased line
};

• LINE_4与LINE_8差别不大，而LINE_AA的抗锯齿效果显著

5.2 正矩形

5.2.1API

CV_EXPORTS_W void rectangle(InputOutputArray img, Point pt1, Point pt2,
                          const Scalar& color, int thickness = 1,
                          int lineType = LINE_8, int shift = 0);

img(image)：输入图片

pt1(point1)：左上角端点

pt2(point2)：右下角端点

color：颜色

thickness：粗细

lineType：连通类型

shift：坐标点小数点位数(not important)

CV_EXPORTS_W void rectangle(InputOutputArray img, Rect rec,
                          const Scalar& color, int thickness = 1,
                          int lineType = LINE_8, int shift = 0);

img(image)：输入图片

rec(rect)：一个矩形

color：颜色

thickness：粗细

lineType：连通类型

shift：坐标点小数点位数(not important)

5.3 圆形

5.3.1 API

CV_EXPORTS_W void circle(InputOutputArray img, Point center, int radius,
                       const Scalar& color, int thickness = 1,
                       int lineType = LINE_8, int shift = 0);

img(image)：输入图片

center：圆心坐标

radius：半径

color：颜色

thickness：粗细。若取负值，则表示进行填充

lineType：连通类型

shift：坐标点小数点位数(not important)

5.4 椭圆

5.4.1 API

CV_EXPORTS_W void ellipse(InputOutputArray img, Point center, Size axes,
                        double angle, double startAngle, double endAngle,
                        const Scalar& color, int thickness = 1,
                        int lineType = LINE_8, int shift = 0);

img(image)：输入图片

center：圆心坐标

axes：（x方向上半轴长，y方向上半轴长）

angle：顺时针偏角

startAngle：以x方向上的半轴为起点，偏移一定角度后的起点，从此起点开始画椭圆

endAngle：以x方向上的半轴为起点，偏移一定角度后的终点，到此为止结束画椭圆

确定起点和终点后，顺时针方向画

color：颜色

thickness：粗细。若取负值，则表示进行填充

lineType：连通类型

shift：坐标点小数点位数(not important)

5.4.2 效果

Mat canvas(Size(1000,1000),CV_8U,Scalar(255));
ellipse(canvas,Point2f(500,500),Size(50,100),0,0,90,Scalar(0,0,0),5);
imshow("canvas",canvas);
waitKey();

Mat canvas(Size(1000,1000),CV_8U,Scalar(255));
ellipse(canvas,Point2f(500,500),Size(50,100),20,0,360,Scalar(0,0,0),5);
imshow("canvas",canvas);
waitKey();

Mat canvas(Size(1000,1000),CV_8U,Scalar(255));
ellipse(canvas,Point2f(500,500),Size(50,100),20,0,180,Scalar(0,0,0),5);
imshow("canvas",canvas);
waitKey();

5.5 斜矩形

5.5.1 API(通过RotatedRect类和line函数实现)

class CV_EXPORTS RotatedRect
{
public:
    //! default constructor
    RotatedRect();
   
    /*center：质心坐标
      size：（x方向上全边长，y方向上全边长）
      angle：顺时针偏角
    */
    RotatedRect(const Point2f& center, const Size2f& size, float angle);

    /**
    三点确定一矩形，记得要互相垂直
     */
    RotatedRect(const Point2f& point1, const Point2f& point2, const Point2f& point3);

    /** 返回四个角点坐标，要用Point2f类型的数组对象作为参数传入，不能是仅仅是Point类型的数组对象*/
    void points(Point2f pts[]) const;

    //! returns the minimal up-right integer rectangle containing the rotated rectangle
    Rect boundingRect() const;

    //! returns the minimal (exact) floating point rectangle containing the rotated rectangle, not intended for use with images
    Rect_ boundingRect2f() const;

    //! returns the rectangle mass center
    Point2f center;

    //! returns width and height of the rectangle
    Size2f size;

    //! returns the rotation angle. When the angle is 0, 90, 180, 270 etc., the rectangle becomes an up-right rectangle.
    float angle;
};

下面是自定义的一个快捷画斜矩形的函数

void drawRotatedRect(InputOutputArray img, RotatedRect rRect,const Scalar& color, int thickness = 1,int lineType = LINE_8, int shift = 0){
    Point2f vertices[4];
    rRect.points(vertices);
    for(int i=0;i<4;i++){
        line(img,vertices[i],vertices[(i+1)%4],color,lineType,shift);
    }
}

6.Trackbar控件

6.1 createTrackbar创建滚动条

6.1.1 API

CV_EXPORTS int createTrackbar(const String& trackbarname, const String& winname,
                              int* value, int count,
                              TrackbarCallback onChange = 0,
                              void* userdata = 0);

trackbarname：滚动条名字

winname(window name)：窗体名字。要先用nameWindow创建好同名窗体，滚动条才会出现

value：欲控制的变量的地址

count：欲控制的变量的最大值（最小为0）

onChange：回调函数，默认为空。如果想要传入，那么其 参数是固定的 。

void onChange(int,void*);

userdata：万能指针，默认为空。如果想要传入，通常用一个类的对象的地址。

6.2 getTrackbarPos获得滚动条当前的值

CV_EXPORTS_W int getTrackbarPos(const String& trackbarname, const String& winname);

trackbarname：滚动条名字

winname(window name)：窗体名字

6.3 使用方式一(recommended)

6.3.1 原理

不使用createTrackbar函数的参数value、onChange、userdata参数。通过while(1)的无限循环，在循环中不断地用getTrackbarPos函数动态地获取滚动条的值，然后在循环内部用这些值进行操作。

6.3.2 效果

Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
    imshow("xuenai",xuenai);

    namedWindow("xuenai_rotate");
    Mat xuenai_rotate(xuenai.size(), xuenai.type());
    createTrackbar("angle","xuenai_rotate", nullptr,360);
    while (1) {
        int angle= getTrackbarPos("angle","xuenai_rotate");
        Mat M = getRotationMatrix2D(Point2f(xuenai.cols / 2, xuenai.rows / 2), angle, 1);
        warpAffine(xuenai, xuenai_rotate, M, xuenai.size());
        imshow("xuenai_rotate",xuenai_rotate);
        waitKey(20);
    }

6.4 使用方式二

6.4.1 原理

不使用getTrackbarPos函数，使用createTrackbar的全部参数，在onChange回调函数中完成所有操作，由于回调函数的参数表是固定的，因此**需要userdata传入所需数据。**在每次移动滚动条时，相当于调用了一次回调函数，就完成了操作。结尾没有waitKey(0)就显示不了多久。

6.4.2 效果

class TrackbarUserdata{
public:
    Mat input;
    Mat output;
    int angle=0;
    string winname;
};

void RotateonChange(int,void *userdata) {

    TrackbarUserdata *data = (TrackbarUserdata *) userdata;
    int rows = data->input.rows;
    int cols = data->output.cols;
    Mat M = getRotationMatrix2D(Point2f(rows / 2, cols / 2), data->angle, 1);
    warpAffine(data->input,data->output,M,data->input.size());
    imshow(data->winname,data->output);
    waitKey(10);

}
int main(){
    Mat xuenai = imread("xuenai.jpg");
    resize(xuenai,xuenai,Size(1000,1000));
    imshow("xuenai",xuenai);

    Mat xuenai_rotate(xuenai.size(), xuenai.type());
    
    TrackbarUserdata userdata;
    userdata.input=xuenai;
    userdata.output=xuenai_rotate;
    userdata.winname="xuenai_rotate";
    namedWindow(userdata.winname);
    createTrackbar("angle",userdata.winname, &userdata.angle,360, RotateonChange,&userdata);
    waitKey();
    
    return 0;
}

7.轮廓检测（一般对二值图）

7.1 查找轮廓

7.1.1 API

CV_EXPORTS_W void findContours( InputArray image, OutputArrayOfArrays contours,
                              OutputArray hierarchy, int mode,
                              int method, Point offset = Point());

/** @overload */
CV_EXPORTS void findContours( InputArray image, OutputArrayOfArrays contours,
                              int mode, int method, Point offset = Point());

image：输入图片

contours：保存输出轮廓的点坐标。通常用vector数据类型担任，通过Point可以看出存储的是坐标。

hierarchy：可选参数，保存输出轮廓的层级关系。通常用vector数据类型担任。

hierarchy[i][0]：第i个轮廓的同一层级后一个轮廓的索引编号。

hierarchy[i][1]：第i个轮廓的同一层级前一个轮廓的索引编号。

hierarchy[i][2]：第i个轮廓的子轮廓的索引编号。

hierarchy[i][3]：第i个轮廓的父轮廓的索引编号。

如果当前轮廓没有对应的后一个轮廓、前一个轮廓、父轮廓或内嵌轮廓的话，则hierarchy[i][0] ~hierarchy[i][3]的相应位被设置为默认值-1。

mode：轮廓层级的检测模式。

method：轮廓坐标点的储存方式

offset：额外偏移量，在每一个检测出的轮廓点上加上该偏移量，可以是负值。当所分析图像是另外一个图像的ROI的时候，通过加减这个偏移量，可以把ROI图像的检测结果投影到原始图像对应位置上。

7.1.2 轮廓层级检测模式：索引号（层级）

enum RetrievalModes {
    /** retrieves only the extreme outer contours. It sets `hierarchy[i][2]=hierarchy[i][3]=-1` for
    all the contours. */
    RETR_EXTERNAL  = 0,
    /** retrieves all of the contours without establishing any hierarchical relationships. */
    RETR_LIST      = 1,
    /** retrieves all of the contours and organizes them into a two-level hierarchy. At the top
    level, there are external boundaries of the components. At the second level, there are
    boundaries of the holes. If there is another contour inside a hole of a connected component, it
    is still put at the top level. */
    RETR_CCOMP     = 2,
    /** retrieves all of the contours and reconstructs a full hierarchy of nested contours.*/
    RETR_TREE      = 3,
};

RETR_EXTERNAL（索引顺序：从右下到左上）

只检测最外围轮廓，包含在外围轮廓内的内围轮廓被忽略

RETR_LIST(recommended)（索引顺序：从右下到左上，由外到内）

检测所有的轮廓，包括内围、外围轮廓，但是检测到的轮廓不建立层级关系，这就意味着这个检索模式下不存在父轮廓或内嵌轮廓，所以hierarch[i]向量内所有元素的第3、第4个分量都会被置为-1。

RETR_CCOMP(not recommended)（索引顺序：由内到外，从右下到左上）

检测所有的轮廓，但所有轮廓只建立两个等级关系，外围为顶层，若外围内的内围轮廓还包含了其他的轮廓信息，则内围内的所有轮廓均归属于顶层

RETR_TREE(recommended)

检测所有轮廓，所有轮廓建立一个等级树结构。外层轮廓包含内层轮廓，内层轮廓还可以继续包含内嵌轮廓。

7.1.3 轮廓坐标点储存方式

enum ContourApproximationModes {
    /** stores absolutely all the contour points. That is, any 2 subsequent points (x1,y1) and
    (x2,y2) of the contour will be either horizontal, vertical or diagonal neighbors, that is,
    max(abs(x1-x2),abs(y2-y1))==1. */
    CHAIN_APPROX_NONE      = 1,
    /** compresses horizontal, vertical, and diagonal segments and leaves only their end points.
    For example, an up-right rectangular contour is encoded with 4 points. */
    CHAIN_APPROX_SIMPLE    = 2,
    /** applies one of the flavors of the Teh-Chin chain approximation algorithm @cite TehChin89 */
    CHAIN_APPROX_TC89_L1   = 3,
    /** applies one of the flavors of the Teh-Chin chain approximation algorithm @cite TehChin89 */
    CHAIN_APPROX_TC89_KCOS = 4
};

CHAIN_APPROX_NONE：保存物体边界上所有连续的轮廓点到contours向量内

CHAIN_APPROX_SIMPLE(recommended)：仅保存轮廓的拐点信息，把所有轮廓拐点处的点保存入contours向量内，拐点与拐点之间直线段上的信息点不予保留，效率比较高。

CHAIN_APPROX_TC89_L1，CV_CHAIN_APPROX_TC89_KCOS：使用tehChinl chain 近似算法(not important)

7.2 绘制轮廓

7.2.1 API

CV_EXPORTS_W void drawContours( InputOutputArray image, InputArrayOfArrays contours,
                              int contourIdx, const Scalar& color,
                              int thickness = 1, int lineType = LINE_8,
                              InputArray hierarchy = noArray(),
                              int maxLevel = INT_MAX, Point offset = Point() );

image：输入图片

contours：输入轮廓数组

contourIdx(contour index)：欲绘制的轮廓的索引值，输入-1可以绘制所有轮廓

color：绘制颜色

thickness：线条粗细，默认为1。输入-1则表示填充。

lineType：连通类型。

hierarchy：可选的层次结构信息。它仅在当你需要绘制一些轮廓线时被使用。（详见参数maxLevel）默认为noArray(),返回一个空数组。

maxLevel：绘制轮廓线的最高级别。此参数仅在参数hierarchy有效时被考虑。

• 如果为0，只有被指定的轮廓被绘制。
• 如果为1，绘制被指定的轮廓和 其下一级轮廓 。
• 如果为2，绘制被指定的轮廓和 其所有子轮廓 。

offset：额外偏移量。

7.3 轮廓面积和周长

7.3.1 面积（非原地算法）

CV_EXPORTS_W double contourArea( InputArray contour, bool oriented = false );

contour：某一个轮廓，数据类型vector

oriented: 有方向的区域标志。(not important)

1. true: 此函数依赖轮廓的方向（顺时针或逆时针）返回一个已标记区域的值。
2. false: 默认值。意味着返回不带方向的绝对值。

此函数利用格林公式计算轮廓的面积。对于具有自交点的轮廓，该函数几乎肯定会给出错误的结果。

7.3.2周长（非原地算法）

CV_EXPORTS_W double arcLength( InputArray curve, bool closed );

curve：某一个轮廓，数据类型vector

closed：轮廓是否是闭合的。

7.4 多边形逼近

CV_EXPORTS_W void approxPolyDP( InputArray curve,
                                OutputArray approxCurve,
                                double epsilon, bool closed );

curve：某一个轮廓，数据类型vector

approxCurve：输出多边形的点集，数据类型vector

epsilon：设置精度，越小则精度越高，多边形越趋近于曲线，拟合效果更好但效率低。

closed：轮廓是否是闭合的。

7.5 凸包

CV_EXPORTS_W void convexHull( InputArray points, OutputArray hull,
                              bool clockwise = false, bool returnPoints = true );

points：输入点集

hull：输出凸包。数据类型取决于returnPoints，vector或vector

clockwise：拟合凸包的直线的转动方向，TRUE为顺时针，否则为逆时针。

returnPoints：若为true，则在hull中存储点的坐标。若为false，则在hull中存储点的索引，索引值根据参数points得到。默认为true

7.6 外接矩形

7.6.1最小外接矩形（返回RotatedRect）

CV_EXPORTS_W RotatedRect minAreaRect( InputArray points );

points：输入点集

7.6.2最大外界矩形（返回Rect）

CV_EXPORTS_W Rect boundingRect( InputArray array );

points：输入点集