OPENCV函数

Opencv函数

分配图像空间:

IplImage*cvCreateImage(CvSize size,int depth,int channels);

size:cvSize(width,height);

depth:IPL_DEPTH_8U,IPL_DEPTH_8S,IPL_DEPTH_16U,

IPL_DEPTH_16S,IPL_DEPTH_32S,IPL_DEPTH_32F, IPL_DEPTH_64F

channels:1,2,3or4.

注意数据为交叉存取.彩色图像的数据编排为b0g0r0b1g1 r1...

举例:

//分配一个单通道字节图像

IplImage*img1=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1);

//分配一个三通道浮点图像

IplImage*img2=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3);

释放图像空间:

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1); cvReleaseImage(&img);

复制图像:

IplImage*img1=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1); IplImage*img2;

img2=cvCloneImage(img1);

设定/获取兴趣区域:

void cvSetImageROI(IplImage*image,CvRect rect);

void cvResetImageROI(IplImage*image);

vRect cvGetImageROI(const IplImage*image);

大部分OpenCV函数都支持ROI.

设定/获取兴趣通道:

void cvSetImageCOI(IplImage*image,int coi);//0=all

int cvGetImageCOI(const IplImage*image);

大部分OpenCV函数暂不支持COI.

读取存储图像

从文件中载入图像:

IplImage*img=0;

img=cvLoadImage(fileName);

if(!img)printf("Could not load image file:%s\n",fileName);

Supported image formats:BMP,DIB,JPEG,JPG,JPE,PNG,PBM,PGM, PPM,

SR,RAS, TIFF,TIF

载入图像默认转为3通道彩色图像.如果不是，则需加flag:

img=cvLoadImage(fileName,flag);

flag:>0载入图像转为三通道彩色图像

=0载入图像转为单通道灰度图像

<0不转换载入图像(通道数与图像文件相同).

图像存储为图像文件:

if(!cvSaveImage(outFileName,img))printf("Could not save:

%s\n",outFileName);

输入文件格式由文件扩展名决定.

存取图像元素

假设需要读取在i行j列像点的第k通道.其中,行数i的范围为[0,height-1],列数j的范围为[0,width-1],通道k的范围为[0,nchannels-1].

间接存取:(比较通用,但效率低,可读取任一类型图像数据)

对单通道字节图像:

CvScalar s;

s=cvGet2D(img,i,j);//get the(i,j)pixel value

printf("intensity=%f\n",s.val[0]);

s.val[0]=111;

cvSet2D(img,i,j,s);//set the(i,j)pixel value

对多通道浮点或字节图像:

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3); CvScalar s;

s=cvGet2D(img,i,j);//get the(i,j)pixel value

printf("B=%f,G=%f,R=%f\n",s.val[0],s.val[1],s.val[2]);

s.val[0]=111;

s.val[1]=111;

s.val[2]=111;

cvSet2D(img,i,j,s);//set the(i,j)pixel value

直接存取:(效率高,但容易出错)

对单通道字节图像:

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1); ((uchar*)(img->imageData+i*img->widthStep))[j]=111;

对多通道字节图像:

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,3); ((uchar*)(img->imageData+i*img->widthStep))[j*img->nChannels+ 0]=111;//B

((uchar*)(img->imageData+i*img->widthStep))[j*img->nChannels+ 1]=112;//G

((uchar*)(img->imageData+i*img->widthStep))[j*img->nChannels+ 2]=113;//R

对多通道浮点图像:

((float*)(img->imageData+i*img->widthStep))[j*img->nChannels+

0]=111;//B

((float*)(img->imageData+i*img->widthStep))[j*img->nChannels+

1]=112;//G

((float*)(img->imageData+i*img->widthStep))[j*img->nChannels+

2]=113;//R

用指针直接存取:(在某些情况下简单高效)

对单通道字节图像:

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1); int height=img->height;

int width=img->width;

int step=img->widthStep/sizeof(uchar);

uchar*data=(uchar*)img->imageData;

data[i*step+j]=111;

对多通道字节图像:

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,3); int height=img->height;

int width=img->width;

int step=img->widthStep/sizeof(uchar);

int channels=img->nChannels;

uchar*data=(uchar*)img->imageData;

data[i*step+j*channels+k]=111;

对单通道浮点图像(假设用4字节调整):

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3); int height=img->height;

int width=img->width;

int step=img->widthStep/sizeof(float);

int channels=img->nChannels;

float*data=(float*)img->imageData;

data[i*step+j*channels+k]=111;

使用c++wrapper进行直接存取:(简单高效)

对单/多通道字节图像，多通道浮点图像定义一个c++wrapper:

templateclass Image

{

private:

IplImage*imgp;

public:

Image(IplImage*img=0){imgp=img;}

~Image(){imgp=0;}

void operator=(IplImage*img){imgp=img;}

inline T*operator[](const int rowIndx){

return((T*)(imgp->imageData+rowIndx*imgp->widthStep));} };

typedef struct{

unsigned char b,g,r;

}RgbPixel;

typedef struct{

float b,g,r;

}RgbPixelFloat;

typedef ImageRgbImage;

typedef ImageRgbImageFloat;

typedef ImageBwImage;

typedef ImageBwImageFloat;

单通道字节图像:

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,1); BwImage imgA(img);

imgA[i][j]=111;

多通道字节图像:

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,3); RgbImage imgA(img);

imgA[i][j].b=111;

imgA[i][j].g=111;

imgA[i][j].r=111;

多通道浮点图像:

IplImage*img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3); RgbImageFloat imgA(img);

imgA[i][j].b=111;

imgA[i][j].g=111;

imgA[i][j].r=111;

图像转换

转为灰度或彩色字节图像:

cvConvertImage(src,dst,flags=0);

src=float/byte grayscale/color image

dst=byte grayscale/color image

flags=CV_CVTIMG_FLIP(flip vertically)

CV_CVTIMG_SWAP_RB(swap the R and B channels)

转换彩色图像为灰度图像:

使用OpenCV转换函数:

cvCvtColor(cimg,gimg,CV_BGR2GRAY);//cimg->gimg

直接转换:

for(i=0;iheight;i++)for(j=0;jwidth;j++)

gimgA[i][j]=(uchar)(cimgA[i][j].b*0.114+

cimgA[i][j].g*0.587

+

cimgA[i][j].r*0.299) ;

颜色空间转换:

cvCvtColor(src,dst,code);//src->dst

code=CV_2

/=RGB,BGR,GRAY,HSV,YCrCb,XYZ,Lab,Luv,HLS

e.g.:CV_BGR2GRAY,CV_BGR2HSV,CV_BGR2Lab

绘图命令

画长方体:

//用宽度为1的红线在(100,100)与(200,200)之间画一长方体

cvRectangle(img,cvPoint(100,100),cvPoint(200,200),cvScalar(255,0,0), 1);

画圆:

//在(100,100)处画一半径为20的圆,使用宽度为1的绿线

cvCircle(img,cvPoint(100,100),20,cvScalar(0,255,0),1);

画线段:

//在(100,100)与(200,200)之间画绿色线段，宽度为1

cvLine(img,cvPoint(100,100),cvPoint(200,200),cvScalar(0,255,0),1);

画一组线段:

CvPoint curve1[]={10,10,10,100,100,100,

100,10};

CvPoint curve2[]={30,30,30,130,130,130,

130,30,150,10};

CvPoint*curveArr[2]={curve1,curve2};

int nCurvePts[2]={4,5};

int nCurves=2;

int isCurveClosed=1;

int lineWidth=1;

cvPolyLine(img,curveArr,nCurvePts,nCurves,isCurveClosed,cvScalar(0,25 5,255),lineWidth);

画内填充色的多边形:

cvFillPoly(img,curveArr,nCurvePts,nCurves,cvScalar(0,255,255));

添加文本:

CvFont font;

double hScale=1.0;

double vScale=1.0;

int lineWidth=1;

cvInitFont(&font,CV_FONT_HERSHEY_SIMPLEX|CV_FONT_ITALIC,

hScale,vScale,0,lineWidth);

cvPutText(img,"My comment",cvPoint(200,400),&font,

cvScalar(255,255,0));

Other possible fonts:

CV_FONT_HERSHEY_SIMPLEX,CV_FONT_HERSHEY_PLAIN,

CV_FONT_HERSHEY_DUPLEX,CV_FONT_HERSHEY_COMPLEX,

CV_FONT_HERSHEY_TRIPLEX,CV_FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL,

CV_FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX,CV_FONT_HERSHEY_SCRIPT_COMPLEX,

综述:

OpenCV有针对矩阵操作的C语言函数.许多其他方法提供了更加方便的C++接口，其效率与OpenCV一样.

OpenCV将向量作为1维矩阵处理.

矩阵按行存储，每行有4字节的校整.

分配矩阵空间:

CvMat*cvCreateMat(int rows,int cols,int type);

type:矩阵元素类型.格式为

CV_(S|U|F)C.

例如:CV_8UC1表示8位无符号单通道矩阵,CV_32SC2表示32位有符号双通道矩阵.

例程:

CvMat*M=cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);

释放矩阵空间:

CvMat*M=cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);

cvReleaseMat(&M);

复制矩阵:

CvMat*M1=cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);

CvMat*M2;

M2=cvCloneMat(M1);

初始化矩阵:

double a[]={1,2,3,4,

5,6,7,8,

9,10,11,12};

CvMat Ma=cvMat(3,4,CV_64FC1,a);

另一种方法:

CvMat Ma;

cvInitMatHeader(&Ma,3,4,CV_64FC1,a);

初始化矩阵为单位阵:

CvMat*M=cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);

cvSetIdentity(M);//这里似乎有问题，不成功

存取矩阵元素

假设需要存取一个2维浮点矩阵的第(i,j)个元素.

间接存取矩阵元素:

cvmSet(M,i,j,2.0);//Set M(i,j)

t=cvmGet(M,i,j);//Get M(i,j)

直接存取，假设使用4-字节校正:

CvMat*M=cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);

int n=M->cols;

float*data=M->data.fl;

data[i*n+j]=3.0;

直接存取，校正字节任意:

CvMat*M=cvCreateMat(4,4,CV_32FC1);

int step=M->step/sizeof(float);

float*data=M->data.fl;

(data+i*step)[j]=3.0;

直接存取一个初始化的矩阵元素:

double a[16];

CvMat Ma=cvMat(3,4,CV_64FC1,a);

a[i*4+j]=2.0;//Ma(i,j)=2.0;

矩阵/向量操作

矩阵-矩阵操作:

CvMat*Ma,*Mb,*Mc;

cvAdd(Ma,Mb,Mc);//Ma+Mb->Mc cvSub(Ma,Mb,Mc);//Ma-Mb->Mc cvMatMul(Ma,Mb,Mc);//Ma*Mb->Mc

按元素的矩阵操作:

CvMat*Ma,*Mb,*Mc;

cvMul(Ma,Mb,Mc);//Ma.*Mb->Mc cvDiv(Ma,Mb,Mc);//Ma./Mb->Mc cvAddS(Ma,cvScalar(-10.0),Mc);//Ma.-10->Mc

向量乘积:

double va[]={1,2,3};

double vb[]={0,0,1};

double vc[3];

CvMat Va=cvMat(3,1,CV_64FC1,va);

CvMat Vb=cvMat(3,1,CV_64FC1,vb);

CvMat Vc=cvMat(3,1,CV_64FC1,vc);

double res=cvDotProduct(&Va,&Vb);//点乘:Va.Vb->res cvCrossProduct(&Va,&Vb,&Vc);//向量积:Va x Vb->Vc

end{verbatim}

注意Va,Vb,Vc在向量积中向量元素个数须相同.

单矩阵操作:

CvMat*Ma,*Mb;

cvTranspose(Ma,Mb);//transpose(Ma)->Mb(不能对自身进行转置)

CvScalar t=cvTrace(Ma);//trace(Ma)->t.val[0]

double d=cvDet(Ma);//det(Ma)->d

cvInvert(Ma,Mb);//inv(Ma)->Mb

非齐次线性系统求解:

CvMat*A=cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);

CvMat*x=cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);

CvMat*b=cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);

cvSolve(&A,&b,&x);//solve(Ax=b)for x

特征值分析(针对对称矩阵):

CvMat*A=cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);

CvMat*E=cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);

CvMat*l=cvCreateMat(3,1,CV_32FC1);

cvEigenVV(&A,&E,&l);//l=A的特征值(降序排列)

//E=对应的特征向量(每行)

奇异值分解SVD:

CvMat*A=cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);

CvMat*U=cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);

CvMat*D=cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);

CvMat*V=cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);

cvSVD(A,D,U,V,CV_SVD_U_T|CV_SVD_V_T);//A=U D V^T 标号使得U和V返回时被转置(若没有转置标号，则有问题不成功!!!).

视频序列操作

从视频序列中抓取一帧

OpenCV支持从摄像头或视频文件(AVI)中抓取图像.

从摄像头获取初始化:

CvCapture*capture=cvCaptureFromCAM(0);//capture from video device #0

从视频文件获取初始化:

CvCapture*capture=cvCaptureFromAVI("infile.avi");

抓取帧:

IplImage*img=0;

if(!cvGrabFrame(capture)){//抓取一帧printf("Could not grab a frame\n\7");

exit(0);

}

img=cvRetrieveFrame(capture);//恢复获取的帧图像

要从多个摄像头同时获取图像,首先从每个摄像头抓取一帧.在抓取动作都结束后再恢复帧图像.

释放抓取源:

cvReleaseCapture(&capture);

注意由设备抓取的图像是由capture函数自动分配和释放的.不要试图自己释放它.

获取/设定帧信息

获取设备特性:

cvQueryFrame(capture);//this call is necessary to get correct

//capture properties int frameH=(int)cvGetCaptureProperty(capture,

CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);

int frameW=(int)cvGetCaptureProperty(capture,

CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH);

int fps=(int)cvGetCaptureProperty(capture,

CV_CAP_PROP_FPS);

int numFrames=(int)

cvGetCaptureProperty(capture,CV_CAP_PROP_FRAME_COUNT);

所有帧数似乎只与视频文件有关.用摄像头时不对，奇怪!!!.

获取帧信息:

float posMsec=cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_MSEC);

int posFrames=(int)cvGetCaptureProperty(capture,

CV_CAP_PROP_POS_FRAMES);

float posRatio=cvGetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO);

获取所抓取帧在视频序列中的位置,从首帧开始按[毫秒]算.或者从首帧开始从0标号,获取所抓取帧的标号.或者取相对位置，首帧为0，末帧为1,只对视频文件有效.

设定所抓取的第一帧标号:

//从视频文件相对位置0.9处开始抓取

cvSetCaptureProperty(capture,CV_CAP_PROP_POS_AVI_RATIO,(double)0.9);

只对从视频文件抓取有效.不过似乎也不成功!!!

存储视频文件

初始化视频存储器:

CvVideoWriter*writer=0;

int isColor=1;

int fps=25;//or30

int frameW=640;//744for firewire cameras

int frameH=480;//480for firewire cameras

writer=cvCreateVideoWriter("out.avi",CV_FOURCC('P','I','M','1'),

fps,cvSize(f rameW,frameH),isColor);

其他有效编码:

CV_FOURCC('P','I','M','1')=MPEG-1codec

CV_FOURCC('M','J','P','G')=motion-jpeg codec(does not work well)

CV_FOURCC('M','P','4','2')=MPEG-4.2codec

CV_FOURCC('D','I','V','3')=MPEG-4.3codec

CV_FOURCC('D','I','V','X')=MPEG-4codec

CV_FOURCC('U','2','6','3')=H263codec

CV_FOURCC('I','2','6','3')=H263I codec

CV_FOURCC('F','L','V','1')=FLV1codec

若把视频编码设为-1则将打开一个编码选择窗口(windows系统下).

存储视频文件:

IplImage*img=0;

int nFrames=50;

for(i=0;i

cvGrabFrame(capture);//抓取帧

img=cvRetrieveFrame(capture);//恢复图像

cvWriteFrame(writer,img);//将帧添加入视频文件}

若想在抓取中查看抓取图像,可在循环中加入下列代码:

cvShowImage("mainWin",img);

key=cvWaitKey(20);//wait20ms 若没有20[毫秒]延迟，将无法正确显示视频序列.

释放视频存储器:

cvReleaseVideoWriter(&writer);