《Opencv3编程入门》学习笔记—第三章

《Opencv3编程入门》学习笔记

记录一下在学习《Opencv3编程入门》这本书时遇到的问题或重要的知识点。

第三章 HighGUI图形用户界面初步

一、图像的载入、显示和输出到文件

（一）OpenCV的命名空间

简单的OpenCV程序标配：

#include 
#include 
using namespace cv;

（二）Mat类简析

Mat srcImage = imread("dota.jpg");

表示从指定路径下把名为dota.jpg的图像载入到Mat类型的srcImage 变量中。

（三）图像的载入与显示概述

• 图像载入：imread()
• 图像显示：imshow()

（四）图像的载入：imread()函数

Mat imread(const string& filename,int flags=1)

1、参数1：const string&类型的filename, 读取的图片文件名，可以使用相对路径或者绝对路径，但必须带完整的文件扩展名（图片格式后缀）
2、参数2：int类型的flags，为载入标识，它指定一个加载图像的颜色类型。默认为彩色图像。

• flags>0 返回一个3通道的彩色图像；
• flags=0 返回灰度图像；
• flags<0 返回包含Alpha通道的加载图像

示例：

Mat image0 = imread("1.jpg",2 | 4); //载入无损的源图像
Mat image1 = imread("1.jpg",0); //载入灰度图像
Mat image2 = imread("1.jpg",199); //载入3通道的彩色图像

（五）图像的载入：imshow()函数

void imshow(const string& winname,InputArray mat);

1、参数1：const string&类型的winname，填需要显示的窗口标识名称。
2、参数2：InputArray类型的mat，填需要显示的图像。

（六）关于InputArray 类型

typedef const_InputArray& InputArray;

遇到InputArray/OutputArray类型时，把它简单地当作Mat类型即可。

（七）创建窗口：namedWindow()函数

作用：通过指定的名字，创建一个可以作为图像和进度条的容器窗口。

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

1、参数1：const string&类型的winname，填写被用作窗口的标识符的窗口名称。
2、参数2：int类型的flags，窗口的标识，可以填如下几种值。

• WINDOW_NORMAL：用户可以改变窗口的大小
• WINDOW_AUTOSIZE：窗口大小会自动调整以适应所显示的图像，并且用户不能手动改变窗口大小。(默认)
• WINDOW_OPENGL：窗口创建的时候会支持OpenGL

关闭窗口(一般不使用)：destroyWindow()或destroyAllWindow()

（八）输出图像到文件：imwrite()函数

作用：用于将图像保存到指定的文件。

bool imwrite(const string& filename,InputArray img,const vector<int>& params=vector<int>());

1、参数1：const string&类型的filename，填需要写入的文件名。注意加上后缀，eg:1.jpg。
2、参数2：InputArray类型的img，一般填一个Mat类型的图像数据。
3、参数3：const vector&类型的params，表示为特定格式保存的参数编码。默认为vector()。一般不填写。

示例程序：在OpenCV中生成一幅png图片，并写入到当前工程目录下。

#include
#include
using namespace cv;
using namespace std;

void createAlphaMat(Mat &mat){
	for (int i = 0; i < mat.rows; i++){
		for (int j = 0; j < mat.cols; j++){
			Vec4b&rgba = mat.at<Vec4b>(i, j);
			rgba[0] = UCHAR_MAX;
			rgba[1] = saturate_cast<uchar>((float(mat.cols - j)) / ((float)mat.cols)*UCHAR_MAX);
			rgba[2] = saturate_cast<uchar>((float(mat.cols - i)) / ((float)mat.rows)*UCHAR_MAX);
			rgba[3] = saturate_cast<uchar>(0.5*(rgba[1] + rgba[2]));
		}
	}
}

int main() {
	//创建带Alpha通道的Mat
	Mat mat(480, 640, CV_8UC4);
	createAlphaMat(mat);

	vector<int>compression_params;
	//opencv3
	compression_params.push_back(IMWRITE_PNG_COMPRESSION);
	compression_params.push_back(9);

	try {
		imwrite("透明Alpha值图.png", mat, compression_params);
		imshow("生成的PNG图", mat);
		fprintf(stdout, "PNG图片文件的alpha数据保存完毕~\n可以在工程目录下查看由imwrite函数生成的图片\n");
		waitKey(0);
	}
	catch (runtime_error&ex) {
		fprintf(stderr, "图像转换成PNG格式发生错误：%s\n", ex.what());
		return 1;
	}
	return 0;
}

运行效果

文件保存在项目文件夹下

（九）综合示例程序：图像的载入、显示与输出

代码

//-----------------------------------【头文件、命名空间包含部分】----------------------------------------------
//                          描述：包含程序所使用的头文件和命名空间
//------------------------------------------------------------------------------------------------
#include
#include
using namespace cv;
 
int main( )
{
//-----------------------------------【一、图像的载入和显示】--------------------------------------
//     描述：以下三行代码用于完成图像的载入和显示
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
 
Mat girl=imread("D://lili/desktop/jpg/opencv/girl.jpg"); //载入图像到Mat
namedWindow("【1】动漫图"); //创建一个名为 "【1】动漫图"的窗口 
imshow("【1】动漫图",girl);//显示名为 "【1】动漫图"的窗口 
 
//-----------------------------------【二、初级图像混合】--------------------------------------
//     描述：二、初级图像混合
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//载入图片
Mat image= imread("D://lili/desktop/jpg/opencv/dota.jpg",199);
Mat logo= imread("D://lili/desktop/jpg/opencv/dotalogo.jpg");
 
//载入后先显示
namedWindow("【2】原画图");
imshow("【2】原画图",image);
 
namedWindow("【3】logo图");
imshow("【3】logo图",logo);
 
//定义一个Mat类型，用于存放，图像的ROI
Mat imageROI;
//方法一
imageROI=image(Rect(800,350,logo.cols,logo.rows));
//方法二
//imageROI=image(Range(350,350+logo.rows),Range(800,800+logo.cols));
 
//将logo加到原图上
addWeighted(imageROI,0.5,logo,0.3,0.,imageROI);
 
//显示结果
namedWindow("【4】原画+logo图");
imshow("【4】原画+logo图",image);
 
//-----------------------------------【三、图像的输出】--------------------------------------
//     描述：将一个Mat图像输出到图像文件
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//输出一张jpg图片到工程目录下
imwrite("dota.jpg",image);
 
waitKey();
 
return 0;
}

运行效果


保存的图像在工程目录下

【拓展1】ROI区域定义

简单理解：imageROI就是image中roi那个区域的指针
Rect函数

//rect(左上x,左上y,长度,高度)
Rect rect(130, 20, 300-130, 230-20);

定义ROI区域

• 使用cv:Rect.顾名思义，cv::Rect表示一个矩形区域。指定矩形的左上角坐标（构造函数的前两个参数）和矩形的长宽（构造函数的后两个参数）就可以定义一个矩形区域。

//定义一个Mat类型并给其设定ROI区域
Mat imageROI;
//方法一
imageROI=image(Rect(500,250,logo.cols,logo.rows));

• 定义ROI的方式是指定感兴趣行或列的范围（Range）。Range是指从起始索引到终止索引（不包括终止索引）的一连段连续序列。

//方法二
imageROI=image(Range(250,250+logoImage.rows),Range(200,200+logoImage.cols));

【拓展2】addWeighted函数

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

1、参数1：InputArray类型的src1，表示需要加权的第一个数组，常常填一个Mat。
2、参数2：alpha，表示第一个数组的权重
3、参数3：src2，表示第二个数组，它需要和第一个数组拥有相同的尺寸和通道数。
4、参数4：beta，表示第二个数组的权重值。
5、参数5：dst，输出的数组，它和输入的两个数组拥有相同的尺寸和通道数。
6、参数6：gamma，一个加到权重总和上的标量值。看下面的式子自然会理解。
7、参数7：dtype，输出阵列的可选深度，有默认值-1。;当两个输入数组具有相同的深度时，这个参数设置为-1（默认值），即等同于src1.depth（）。

二、滑动条的创建和使用

滑动条依附于窗口而存在
因为opencv没有实现按钮的功能。可以使用仅含0-1的滑动条来实现按钮的按下、弹起效果。

（一）创建滑动条：createTrackbar()函数

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

1、参数1：轨迹条名字
2、参数2：窗口名字
3、参数3：滑块初始位置
4、参数4：表示滑块达到最大位置的值
5、参数5：默认值为0，指向回调函数

void XXX(int,void*);

• 参数1：轨迹条的位置
• 参数2：用户数据（看第六个参数）

6、参数6：默认值为0，用户传给回调函数的数据值

示例：演示了如何用轨迹条来控制两幅图像的Alpha混合

#include 
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
using namespace cv;

#define WINDOW_NAME "【线性混合示例】"   //为窗口标题定义的宏

//---------------------------------全局变量声明----------------------------
const int g_nMaxAlphaValue = 100;  //Alpha值的最大值
int g_nAlphaValueSlider;  //滑动条对应的变量
double g_dAlphaValue;
double g_dBetaValue;

//声明存储图像的变量
Mat g_dstImage;
Mat g_srcImage1;
Mat g_srcImage2;

//-------------------on_Trackbar()函数：响应滑动条的回调函数---------------
void on_Trackbar(int,void*)
{
	//求出当前alpha值相对于最大值的比例
	g_dAlphaValue = (double) g_nAlphaValueSlider/g_nMaxAlphaValue;
	//beta值为1减去alpha值
	g_dBetaValue = (1.0 - g_dAlphaValue);
	//根据alpha和beta值进行线性混合
	addWeighted(g_srcImage1,g_dAlphaValue,g_srcImage2,g_dBetaValue,0.0,g_dstImage);
	//显示效果图
	imshow(WINDOW_NAME,g_dstImage);
}
//---------------------------------main函数----------------------------------
int main(int argc,char** argv){

	//加载图像
	g_srcImage1 = imread("D://lili/Desktop/jpg/pptjpg/frame/test.jpg");
	g_srcImage2 = imread("D://lili/Desktop/jpg/pptjpg/frame/kou.jpg");

	//设置滑动条初始值
	g_nAlphaValueSlider = 70;

	//创建窗口
	namedWindow(WINDOW_NAME,1);

	//在创建的窗口中创建一个滑动条控件
	char TrackbarName[50];
	sprintf(TrackbarName,"透明值 %d",g_nMaxAlphaValue);

	createTrackbar(TrackbarName,WINDOW_NAME,&g_nAlphaValueSlider,g_nMaxAlphaValue,on_Trackbar);

	//结果在回调函数中显示。这个函数调用是来显示最初的图片的样子
	on_Trackbar(g_nAlphaValueSlider,0);

	waitKey(0);

	return 0;
}

运行效果

【拓展1】sprintf函数与printf函数的区别

sprintf的作用是将一个格式化的字符串输出到一个目的字符串中，而printf是将一个格式化的字符串输出到屏幕。

（二）获取当前轨迹条的位置：getTrackbarPos()函数

int getTrackbarPos(const string& trackbarname,const string& winname);

1、参数1：const string&类型的trackbarname，表示轨迹条的名字
2、参数2：const string&类型的winname，表示轨迹条的父窗口的名称

三、鼠标操作

 void setMousecallback(const string& winname, MouseCallback onMouse, void* userdata=0)

1、参数1：winname:窗口的名字。
2、参数2：onMouse:鼠标响应函数，回调函数。指定窗口里每次鼠标时间发生的时候，被调用的函数指针。 这个函数的原型应该为

void on_Mouse(int event, int x, int y, int flags, void* param);

• event是EVENT_+变量之一
• x和y是鼠标指针在图像坐标系的坐标（不是窗口坐标系）
• flags是CV_EVENT_FLAG的组合
• param是用户定义的传递到setMouseCallback函数调用的参数。如Event_MOUSEMOVE为鼠标移动消息。

3、参数3：userdate：传给回调函数的参数

示例：如何在opencv中使用鼠标进行交互

#include 
using namespace cv;
 
#define WINDOW_NAME "【程序窗口】"
 
//全局函数声明部分
void on_MouseHandle(int event, int x, int y, int flags, void* param);
void DrawRectangle(cv::Mat& img, cv::Rect box);  //在临时变量的图片上绘制矩形

//全局变量声明部分
Rect g_rectanle;
bool g_bDrawingBox = false; //是否进行绘制
RNG g_rng(12345);  //DrawRectangle用的
//main函数
int main(int argc, char** argv)
{
	//准备参数
	g_rectanle = Rect(-1,-1,0,0); //初始化
	Mat srcImage(600,800,CV_8UC3), tempImage;
	srcImage.copyTo(tempImage);	//复制源图到临时变量
	srcImage  = Scalar::all(0); //给每个通道都赋值0，即默认黑色。
	//设置鼠标操作回调函数
	namedWindow(WINDOW_NAME);
	setMouseCallback(WINDOW_NAME, on_MouseHandle,(void*)&srcImage);
 
	//程序主循环，当进行绘制的标示符 为真时，进行绘制
	while (1)
	{
		srcImage.copyTo(tempImage); //复制源图到临时变量
		//第一次显示初始化窗口，后面才显示画的线
		if (g_bDrawingBox)
		{
			DrawRectangle(tempImage,g_rectanle); //当绘制的标示符为真，则进行绘制
		}
		imshow(WINDOW_NAME, tempImage);
		imwrite("123.jpg", tempImage);
		if (waitKey(10) == 27)
		{
			break;
		}
	}
	return 0;
}

//鼠标的回调函数，根据不同的鼠标事件进行不同的操作。可以直接使用。
void on_MouseHandle(int event, int x, int y, int flags, void* param)
{
	Mat& image = *(cv::Mat*)param;
	//鼠标移动 消息
	switch (event)
	{
	case EVENT_MOUSEMOVE:
		{
			if (g_bDrawingBox) //如果是否进行绘制的表示为真，则记录下长和宽到RECT变量中
			{
				g_rectanle.width = x - g_rectanle.x;
				g_rectanle.height = y - g_rectanle.y;
			}
		}
		break;
	//左键按下
	case EVENT_LBUTTONDOWN:
		{
			g_bDrawingBox = true;
			g_rectanle = Rect(x, y, 0, 0); //记录起始点
		}
		break;     // 起初此处遗漏掉了break;造成只能绘制出随机颜色的点，不能绘制矩形
	//左键抬起消息
	case EVENT_LBUTTONUP:
		{
			g_bDrawingBox = false;//置标示符为false
			//对宽和高小于0的处理
			if (g_rectanle.width < 0)
			{
				g_rectanle.x += g_rectanle.width;
				g_rectanle.width *= -1;
			}
			if (g_rectanle.height < 0)
			{
				g_rectanle.y += g_rectanle.height;
				g_rectanle.height *= -1;
			}
			//调用函数进行绘制
			DrawRectangle(image, g_rectanle);
		}
		break;
	default:
		break;
	}	
}
 
//自定义的矩形绘制函数。可以直接使用。
void DrawRectangle(cv::Mat& img, cv::Rect box)
{
	rectangle(img, box.tl(), box.br(), Scalar(g_rng.uniform(0,255), g_rng.uniform(0, 255), g_rng.uniform(0, 255)));
}

运行效果：