【OpenCV学习笔记 003】图像的载入、显示和输出

在OpenCV2.0的时代，对于图像数据的存储逐渐倾向于使用Mat.这比在OpenCV1.0中使用基于 C 语言接口而建的图像存储格式IplImage*更加的简单方便，主要是由于省去了release申请了的内存，不用考虑内存泄露及内存管理的问题，当然在OpenCV2.0中也提供对IplImage*支持以及与Mat之间的转换。下面我们着重介绍一下OpenCV2中图像的载入，显示和输出。

1 图像的载入、显示和输出

这里我们主要介绍三个函数，imread( ), namedWindow( )以及imshow( )；

1 imread()函数

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

第一个参数，const string&类型的filename，填我们需要载入的图片路径名。

在Windows操作系统下，OpenCV的imread函数支持如下类型的图像载入：

OpenCV中imread函数支持如下类型的图像载入：

Windows位图 - *.bmp, *.dib

JPEG文件 - *.jpeg, *.jpg, *.jpe

JPEG 2000文件- *.jp2

PNG图片 - *.png

便携文件格式- *.pbm, *.pgm, *.ppm

Sun rasters光栅文件 - *.sr, *.ras

TIFF 文件 - *.tiff, *.tif

第二个参数，int类型的flags，为载入标识，它指定一个加载图像的颜色类型。可以看到它自带缺省值1.

可以在OpenCV中标识图像格式的枚举体中取值。通过转到定义，我们可以在higui_c.h中发现这个枚举的定义是这样的：

enum

{

// 8bit, color or not

IMREAD_UNCHANGED =-1,

// 8bit, gray

IMREAD_GRAYSCALE =0,

// ?, color

IMREAD_COLOR =1,

// any depth, ?

IMREAD_ANYDEPTH =2,

// ?, any color

IMREAD_ANYCOLOR =4

};

CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED，这个标识在新版本中被废置了，忽略。

CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH- 如果取这个标识的话，若载入的图像的深度为16位或者32位，就返回对应深度的图像，

否则，就转换为8位图像再返回。

CV_LOAD_IMAGE_COLOR- 如果取这个标识的话，总是转换图像到彩色一体

CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE- 如果取这个标识的话，始终将图像转换成灰度1

如果输入有冲突的标志，将采用较小的数字值。比如CV_LOAD_IMAGE_COLOR | CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR 将载入3通道图。

如果想要载入最真实的图像，选择CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH | CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR。

因为flags是int型的变量，如果我们不在这个枚举体中取值的话，还可以这样来：

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通道的加载的图像。

需要注意的点：输出的图像默认情况下是不载入Alpha通道进来的。如果我们需要载入Alpha通道的话呢，这里就需要取负值。

如果你捣乱，flags取250，也是可以的，这时就表示返回一个3通道的彩色图像。

2 namedWindow( )函数

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

第一个参数，const string&型的name，即填被用作窗口的标识符的窗口名称。

第二个参数，int 类型的flags ，窗口的标识，可以填如下的值：

WINDOW_NORMAL设置了这个值，用户便可以改变窗口的大小（没有限制）

WINDOW_AUTOSIZE如果设置了这个值，窗口大小会自动调整以适应所显示的图像，并且不能手动改变窗口大小。

WINDOW_OPENGL 如果设置了这个值的话，窗口创建的时候便会支持OpenGL。

函数剖析：

首先需要注意的是，它有默认值WINDOW_AUTOSIZE，所以，一般情况下，这个函数我们填一个变量就行了。namedWindow函数的作用是，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。如果具有相同名称的窗口已经存在，则函数不做任何事情。我们可以调用destroyWindow()或者destroyAllWindows()函数来关闭窗口，并取消之前分配的与窗口相关的所有内存空间。其实对于代码量不大的简单小程序来说，我们完全没有必要手动调用上述的destroyWindow()或者destroyAllWindows()函数，因为在退出时，所有的资源和应用程序的窗口会被操作系统会自动关闭。

3 imshow( )函数

第一个参数，const string&类型的winname，填需要显示的窗口标识名称。

第二个参数，InputArray 类型的mat，填需要显示的图像。

class CV_EXPORTS _InputArray
{
public:
enum {
KIND_SHIFT = 16,
FIXED_TYPE = 0x8000 << KIND_SHIFT,
FIXED_SIZE = 0x4000 << KIND_SHIFT,
KIND_MASK = ~(FIXED_TYPE|FIXED_SIZE) - (1 << KIND_SHIFT) + 1,

NONE              = 0 << KIND_SHIFT,
MAT               = 1 << KIND_SHIFT,
MATX              = 2 << KIND_SHIFT,
STD_VECTOR        = 3 << KIND_SHIFT,
STD_VECTOR_VECTOR = 4 << KIND_SHIFT,
STD_VECTOR_MAT    = 5 << KIND_SHIFT,
EXPR              = 6 << KIND_SHIFT,
OPENGL_BUFFER     = 7 << KIND_SHIFT,
OPENGL_TEXTURE    = 8 << KIND_SHIFT,
GPU_MAT           = 9 << KIND_SHIFT,
OCL_MAT           =10 << KIND_SHIFT
};
_InputArray();

_InputArray(const Mat& m);
_InputArray(const MatExpr& expr);
template<typename _Tp> _InputArray(const _Tp* vec, int n);
template<typename _Tp> _InputArray(const vector<_Tp>& vec);
template<typename _Tp> _InputArray(const vector<vector<_Tp> >& vec);
_InputArray(const vector<Mat>& vec);
template<typename _Tp> _InputArray(const vector<Mat_<_Tp> >& vec);
template<typename _Tp> _InputArray(const Mat_<_Tp>& m);
template<typename _Tp, int m, int n> _InputArray(const Matx<_Tp, m, n>& matx);
_InputArray(const Scalar& s);
_InputArray(const double& val);
// < Deprecated
_InputArray(const GlBuffer& buf);
_InputArray(const GlTexture& tex);
// >
_InputArray(const gpu::GpuMat& d_mat);
_InputArray(const ogl::Buffer& buf);
_InputArray(const ogl::Texture2D& tex);

virtual Mat getMat(int i=-1) const;
virtual void getMatVector(vector<Mat>& mv) const;
// < Deprecated
virtual GlBuffer getGlBuffer() const;
virtual GlTexture getGlTexture() const;
// >
virtual gpu::GpuMat getGpuMat() const;
/*virtual*/ ogl::Buffer getOGlBuffer() const;
/*virtual*/ ogl::Texture2D getOGlTexture2D() const;

virtual int kind() const;
virtual Size size(int i = -1) const;
virtual size_t total(int i = -1) const;
virtual int type(int i = -1) const;
virtual int depth(int i = -1) const;
virtual int channels(int i = -1) const;
virtual bool empty() const;

#ifdef OPENCV_CAN_BREAK_BINARY_COMPATIBILITY
virtual ~_InputArray();
#endif

int flags;
void* obj;
Size sz;
};

enum
{
DEPTH_MASK_8U = 1 << CV_8U,
DEPTH_MASK_8S = 1 << CV_8S,
DEPTH_MASK_16U = 1 << CV_16U,
DEPTH_MASK_16S = 1 << CV_16S,
DEPTH_MASK_32S = 1 << CV_32S,
DEPTH_MASK_32F = 1 << CV_32F,
DEPTH_MASK_64F = 1 << CV_64F,
DEPTH_MASK_ALL = (DEPTH_MASK_64F << 1) - 1,
DEPTH_MASK_ALL_BUT_8S = DEPTH_MASK_ALL & ~DEPTH_MASK_8S,
DEPTH_MASK_FLT = DEPTH_MASK_32F + DEPTH_MASK_64F
};

可以看到，_InputArray类的里面首先定义了一个枚举，然后是各类的模板类型和一些方法。更复杂的我们暂且不挖深讲了，很多时候，遇到函数原型中的InputArray类型，我们把它简单地当做Mat类型就行了。

imshow 函数详解：

imshow 函数用于在指定的窗口中显示图像。如果窗口是用CV_WINDOW_AUTOSIZE（默认值）标志创建的，那么显示图像原始大小。否则，将图像进行缩放以适合窗口。而imshow 函数缩放图像，取决于图像的深度： 如果载入的图像是8位无符号类型（8-bit unsigned），就显示图像本来的样子。如果图像是16位无符号类型（16-bit unsigned）或32位整型（32-bit integer），便用像素值除以256。也就是说，值的范围是[0,255 x 256]映射到[0,255]。如果图像是32位浮点型（32-bit
floating-point），像素值便要乘以255。也就是说，该值的范围是[0,1]映射到[0,255]。还有一点，若窗口创建（namedWindow函数）的时候，如果设定了支持OpenGL（WINDOW_OPENGL ），那么imshow还支持ogl::Buffer ,ogl::Texture2D以及gpu::GpuMat作为输入。

4 imwrite函数

在OpenCV中，输出图像到文件，我们一般都用imwrite函数，它的声明如下：

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

■第一个参数，const string&类型的filename，填需要写入的文件名就行了，带上后缀，比如，“123.jpg”这样。

■ 第二个参数，InputArray类型的img，一般填一个Mat类型的图像数据就行了。

■ 第三个参数，const vector<int>&类型的params，表示为特定格式保存的参数编码，它有默认值vector<int>()，所以一般情况下不需要填写。而如果要填写的话，有下面这些需要了解的地方：

对于JPEG格式的图片，这个参数表示从0到100的图片质量（CV_IMWRITE_JPEG_QUALITY），默认值是95.

对于PNG格式的图片，这个参数表示压缩级别（CV_IMWRITE_PNG_COMPRESSION）从0到9。较高的值意味着更小的尺寸和更长的压缩时间，而默认值是3。

对于PPM，PGM，或PBM格式的图片，这个参数表示一个二进制格式标志（CV_IMWRITE_PXM_BINARY），取值为0或1，而默认值是1。

函数解析：

imwrite函数用于将图像保存到指定的文件。图像格式是基于文件扩展名的，可保存的扩展名和imread中可以读取的图像扩展名一样，为了方便查看，我们在这里再列一遍：

Windows位图 - *.bmp, *.dib

JPEG文件 - *.jpeg, *.jpg, *.jpe

JPEG 2000文件- *.jp2

PNG图片 - *.png

便携文件格式- *.pbm, *.pgm, *.ppm

Sun rasters光栅格式 - *.sr, *.ras

TIFF 文件 - *.tiff, *.tif

具体：创建一张透明Alpha值图

#include <vector>
#include <stdio.h>
#include<opencv2/opencv.hpp>

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.rows - 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;
compression_params.push_back(CV_IMWRITE_PNG_COMPRESSION);
compression_params.push_back(9);

try{
imwrite("透明Alpha值图.png", mat, compression_params);
}
catch (runtime_error& ex) {
fprintf(stderr, "图像转换成PNG格式发生错误：%s\n", ex.what());
return 1;
}

fprintf(stdout, "PNG图片文件的alpha数据保存完毕~\n");
return 0;
}

2 综合案例

最后是一个综合示例，载入图像，进行简单图像混合，显示图像，并且输出混合后的图像到jpg。因为opencv图像处理真的很少涉及到设计模式的问题，所以很多时候往往就是main函数中塞满一串串代码打天下，即便是OpenCV官方的示例都是如此。好了，如下就是这篇文章配套综合示例的配套源码，非常的简单明了：

#include<opencv2/core/core.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>

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("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("dota.jpg", 199);
Mat logo = imread("dota_logo.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("我喜欢打dota2 by浅墨.jpg", image);

waitKey();

return 0;
}

运行这个程序，会弹出四个我们在OpenCV中创建的窗口。首先是图像载入和显示的演示，我们载入了一张动漫人物图：

接着是载入一张dota2原画和dota2logo图，为图像融合做准备，然后是logo图，最终，经过处理，得到dota2原画+logo的融合，并输出一张名为我喜欢打dota2 by浅墨.jpg的图片到工程目录下，这里大家自己运行一下代码就可以得到效果了。