【OpenCV_03】图像载入，显示和输出 Read & Display Image

图像的载入，显示和输出

这篇博客我回谈一谈，如何通过采用OpenCV的库函数将图像载入，显示以及输出。首先，打开C++的IDE编程环境新建一个工程，（必须把OpenCV的环境设置好在IDE下）

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#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include <iostream>

using namespace cv;
using namespace std;

int main( int argc, const char** argv )
{
Mat img = imread("MyPic.JPG", CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED);
//read the image data in the file "MyPic.JPG" and store it in 'img'

if (img.empty()) //check whether the image is loaded or not
{
cout << "Error : Image cannot be loaded..!!" << endl;
//system("pause"); //wait for a key press
return -1;
}

namedWindow("MyWindow", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
//create a window with the name "MyWindow"
imshow("MyWindow", img);
//display the image which is stored in the 'img' in the "MyWindow" window

waitKey(0); //wait infinite time for a keypress

destroyWindow("MyWindow"); //destroy the window with the name, "MyWindow"

return 0;
}
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在运行程序之前，在C++源文件文件夹里放一个叫 (MyPic.JPG) 文件名的图片，否则就需要设置函数imread()的第一个参数为图片的绝对路径。 

代码解释
#include "stdafx.h"

因为是在 Visual Studio下开发,所以需要加上。

#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"

imread(), namedWindow(), imshow() and waitKey() 的定义需要包含以上头文件。上面定义的Mat类的对象，在头文件
"opencv2/core/core.hpp"已经声明。 It is declared in "opencv2/core/core.hpp" header
file. 但是代码中为什么没有？因为在"opencv2/highgui/highgui.hpp" 头文件已经包含了，所以不需要再包含一次了。

using namespace cv;
所有的数据结构和函数都在 "opencv2/core/core.hpp" 及 "opencv2/highgui/highgui.hpp"声明在cv的命名空间里。所以在include头文件后面添加
using namespace cv;
或者每个OpenCV函数和数据前面加 'cv::'  (e.g
- cv::Mat, cv::imread() , etc)。

'#include <iostream>' 及
'using namespace std'由于在代码里用到了 'cout' 输出字符串，这是C++语法里需要熟悉的。

Mat img = imread(const string& filename, int flags=CV_LOAD_IMAGE_COLOR)
Mat 是以[b]矩阵存储图片的数据结构，[/b]在 "opencv2/core/core.hpp"头文件里声明。

imread()函数声明在"opencv2/highgui/highgui.hpp"头文件.
从文件里载入图片并且存入Mat的数据结构中。

imread() 函数的参数
filename - 图片路径，如果仅给给出名字，那么需要和C++源文件在同一个文件夹下，否则就得给出绝对路径。
flags - 有4种可能的输入
CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED - image-depth=8 bits per pixel in each channel,  no. of channels=unchanged 
CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE - image depth=8 bits,  no. of channels=1
CV_LOAD_IMAGE_COLOR - image-depth=?,  no. of channels=3
CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH - image-depth=unchanged ,  no. of channels=?
CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR - image-depth=?,  no. of channels=unchanged 

也可以把上面的参数组合起来
e.g -

CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH | CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR - image-depth=unchanged,  no. of channels=unchanged 
CV_LOAD_IMAGE_COLOR | CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH - image-depth=unchanged,  no. of channels=3

如果不清楚需要什么样的数据结构, 采用 CV_LOAD_IMAGE_COLOR作为函数 imread() 的第2个参数。

为了理解位深以及通道的概念，需要了解图像处理的部分知识，下面简单介绍一个图像处理。

每个数字图像都是由像素构成的，每个像素都是有一定值的。像素的最小值为0代表黑色，随着像素值增加，像素的亮度也随着增加。在计算机内存里，十进制表示的255表示白色。每个像素都有一个固定值的bits。像素的最大值可以是255，（即11111111二进制）。

位深又是什么呢?位深意思是每个像素值的比特数。如果位深为8，那么每个像素可以表示的值为0~255，如果是4，那么就是0~15 （即1111二进制）。 

举个简单的例子，位深为8比特的图，每个表格代表一个像素，那么每个像素的值为0~255。

下面是此图的参数.
 位深为 8 bit
1 channel (灰度图 )
高为4个像素 
宽为5个像素
图像分辨率为 4x5.
灰度图，如果像素值高，就会比较亮，如果像素值低，就会比较暗。

Grayscale Image with image depth of 8

下面介绍一个简单的模型是彩色图像。彩色 图像含有至少三个通道，Red, Green and Blue.任何颜色都可以由这三原色构成，所以说任何一个像素都是RGB三色的组合。 (255, 0, 0)代表红色. (0, 255, 0)代表绿色， (255, 0, 255) 为紫色，以此类推可以创建丰富多彩的颜色。由于每个像素为8
x 3 bits (每个通道为8 bits)位深为24。

下面是此图的参数.
 位深为 24 bit
3 channels 
高为4个像素 
宽为5个像素
图像分辨率为4x5.

R, G, B planes of a color image

if (img.empty())

如果 imread()函数载入图像失败，'img' 将不会载入任何数据，因此 'img.empty()' 将返回true. 检测载入图像，成功还是失败退出程序是有必要的。否则在执行imshow()函数时程序执行将崩溃。

bool Mat::empty()

This function returns true, if Mat::data==NULL or Mat::total() == 0

 //system("pause");

如果是采用 Visual Studio最好不要把这句注释掉，除非按任意键否则程序将一直暂停。如果注释掉，程序将在执行完立即退出用户看不到任何错误信息。

void namedWindow(const string& winname, int flags = WINDOW_AUTOSIZE);        // 这个函数是创建一个窗口

参数-
winname - 窗口的名称，会显示在新建窗口的标题栏
flags - 定义窗口尺寸，有两种选择
WINDOW_AUTOSIZE - 用户无法调整窗口尺寸，图像以原始分辨率显示
CV_WINDOW_NORMAL - 用户可以自由调整窗口大小

void imshow(const string& winname, InputArray mat);
这个函数是显示存储在 'mat'
里面的图片在一个winname的窗口.如果窗口参数 为WINDOW_AUTOSIZE图像将以原始大小显示，否则可以调整。

Parameters -
winname -
窗口的名称，会显示在新建窗口的标题栏.
mat - 存储图片数据

int waitKey(int delay = 0)
waitKey()函数等待特定时间按下键，指定为延迟delay (毫秒ms). 如果 delay 为0或者负数，即无限制等待直到按下某个键。这个函数返回按下键的ASCII值使得程序继续运行。如果没有在定义时间内按下任何键，程序降返回-1后继续运行。
void destroyWindow(const string& winname)
这个函数是用来关闭打开的窗口释放相关内存空间。

总结

当运行这个程序的时候，图像 'MyPic.JPG'呗载入变量 Mat的数据类型的'img' 中， 命名为'MyWindow'的窗口被打开，'img'载入窗口。这个图像的窗口一直被展示直到某个键按下

Create a Blank Image & Display 创建一个空白图像&图像显示

这段程序和之前的非常类似，这个是创建一个空白图像，之前一个是载入已存在的图像。

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#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include <iostream>

using namespace cv;
using namespace std;

int main( int argc, const char** argv )
{
Mat img(500, 1000, CV_8UC3, Scalar(0,0, 100));
//create an image ( 3 channels, 8 bit image depth, 500 high, 1000 wide,
//(0, 0, 100) assigned for Blue, Green and Red plane respectively. )

if (img.empty()) //check whether the image is loaded or not
{
cout << "Error : Image cannot be loaded..!!" << endl;
//system("pause"); //wait for a key press
return -1;
}

namedWindow("MyWindow", CV_WINDOW_AUTOSIZE); //create a window with the name "MyWindow"
imshow("MyWindow", img); //display the image which is stored in the 'img' in the "MyWindow" window

waitKey(0);  //wait infinite time for a keypress

destroyWindow("MyWindow"); //destroy the window with the name, "MyWindow"

return 0;
}
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Create & Display Image

新的OpenCV函数
 Mat::Mat(int rows, int cols, int type, const Scalar& s);

这是Mat类众多构造函数中的一个，用来初始化目标的。

参数 :
rows - 2维数组列高 ( 图像高度的像素数目)
cols - 2维数组行宽 ( 图像宽度的像素数目)
type - 指定为位深,  这里给的参数是CV_8UC3 即8 bit 无符号整数三通道，下面是可能的参数选择
CV_8UC1 -
8 bit 无符号整数单通道
CV_8UC3 -
8 bit 无符号整数三通道
CV_64FC1 -
64 bit 浮点数单通道

s -初始化由s给出的值的每个数组元素。在上面的应用程序中，我给Scalar（0,0,100）。因此，它与0，第2通道（绿色平面）与0和100。所以，我的最终图像是红色的第3路（红平面）初始化我的第一个通道（蓝色平面）。你可以试试这三种不同的组合，看到了输出图像。

本章小结

在本章里，创建了500X1000的一个3通道的图像。8 bit 无符号整数三通道(8x3
= 24 bits per each pixel)  ，每个像素赋scalar 值为 (0,0,100)，意思是第1、2个通道全为0，第3个通道都为100，所以看到实验结果显示的为一张红色图像。