OpenCV入门教程.pdf-资料库

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前言 OpenCV 是一个广受欢迎的开源计算机视觉库，它提供了很多函数，实现了很多计算机视觉算法，算法从最基本的滤波到高级的物体检测皆有涵盖。很多初学者希望快速掌握 OpenCV 的使用方法，但往往会遇到各种各样的困难。其实仔细分析，造成这些困难的原因有两类：第一类是 C/C++编程基础不过关；第二类是不了解算法原理。解决这些困难无非提升编程能力，以及提升理论基础知识。提升编程能力需要多练习编程，提升理论知识需要系统学习《数字图像处理》、《计算机视觉》和《模式识别》等课程，所有这些都不能一蹴而就，需要耐下心来认真修炼。同时我们也需要认识到 OpenCV 只是一个算法库，能为我们搭建计算机视觉应用提供“砖头”。我们并不需要完全精通了算法原理之后才去使用 OpenCV，只要了解了“砖头”的功能，就可以动手了。在实践中学习才是最高效的学习方式。本小册子希望为初学者提供引导，使初学者快速了解 OpenCV 的基本数据结构以及用法。此外，如您发现有错误之处，欢迎来信指正。于仕琪深圳大学插播广告：欢迎有能力、有激情以及对计算机视觉有兴趣的同学报考我的研究生。欲了解详情可以访问深圳大学招生网 http://zsb.szu.edu.cn/ 或者给我发 email。 2

目录第 1 章预备知识 ............................................................................................... 5 1.1 编程的流程........................................................................................ 5 1.2 什么叫编辑........................................................................................ 6 1.3 什么叫编译........................................................................................ 6 1.4 什么叫连接........................................................................................ 7 1.5 什么叫运行........................................................................................ 7 1.6 Visual C++是什么 .................................................................................. 8 1.7 头文件................................................................................................ 9 1.8 库文件.............................................................................................. 10 1.9 OpenCV 是什么 ................................................................................... 11 1.10 什么是命令行参数.......................................................................... 12 1.11 常见编译错误.................................................................................. 13 1.11.1 找不到头文件 ......................................................................... 13 1.11.2 拼写错误 ................................................................................. 14 1.12 常见链接错误.................................................................................. 15 1.13 运行时错误...................................................................................... 17 第 2 章 OpenCV 介绍 ................................................................................... 19 2.1 OpenCV 的来源 ................................................................................... 19 2.2 OpenCV 的协议 ................................................................................... 19 第 3 章图像的基本操作 ................................................................................. 21 3.1 图像的表示...................................................................................... 21 3.2 Mat 类 ................................................................................................. 23 3.3 创建 Mat 对象 ................................................................................. 24 3.3.1 构造函数方法 ........................................................................... 24 3.3.2 create()函数创建对象 ............................................................... 25 3.3.3 Matlab 风格的创建对象方法 ................................................... 26 3

3.4 矩阵的基本元素表达...................................................................... 26 3.5 像素值的读写.................................................................................. 27 3.5.1 at()函数 ...................................................................................... 28 3.5.2 使用迭代器 ............................................................................... 29 3.5.3 通过数据指针 ........................................................................... 30 3.6 选取图像局部区域.......................................................................... 32 3.6.1 单行或单列选择 ....................................................................... 32 3.6.2 用 Range 选择多行或多列 ....................................................... 33 3.6.3 感兴趣区域 ............................................................................... 33 3.6.4 取对角线元素 ........................................................................... 34 3.7 Mat 表达式 ......................................................................................... 34 3.8 Mat_类 ................................................................................................ 36 3.9 Mat 类的内存管理 ............................................................................. 38 3.10 输出.................................................................................................. 40 3.11 Mat 与 IplImage 和 CvMat 的转换 ................................................. 42 3.11.1 Mat 转为 IplImage 和 CvMat 格式 .......................................... 42 3.11.2 IplImage 和 CvMat 格式转为 Mat ........................................... 42 第 4 章数据获取与存储 ................................................................................. 44 4.1 读写图像文件.................................................................................. 44 4.1.1 读图像文件 ............................................................................... 44 4.1.2 写图像文件 ............................................................................... 45 4.2 读写视频.......................................................................................... 47 4.2.1 读视频 ....................................................................................... 47 4.2.2 写视频 ....................................................................................... 49 4

第1章预备知识 OpenCV 是一个功能强大的计算机视觉库，要用好它，除了要具有相关的计算机视觉理论知识外，还需要具有一定的编程能力。本书作者通过对 OpenCV 中文论坛中的大量问题观察，发现有很大比例的问题是因为用户对 C/C++语言不熟练，导致出错，或出错后不知如何解决。如果对 C/C++语言不熟悉，那使用 OpenCV 时会满头雾水瞎摸索，费心费力。在这一章中，将介绍一些编程的基本概念，让读者对编程的流程有一个基本了解。这样在出现错误时，可以快速确定错误的类型，并知道该如何解决。 1.1 编程的流程一个编程的基本流程包括编辑、编译和连接三大步骤。其流程图如图 1.1 所示。编辑编辑 a.cpp b.cpp 编译编译 a.obj b.obj opencv_core.lib 连接 main.exe 5

图 1.1 编程的基本流程 1.2 什么叫编辑编辑（edit）代码即编写代码，是编程的第一步。你可以任意一个编辑器进行代码的编写。你可以使用 Windows 自带的“记事本”来编写代码，也可以使用 Notepad++，或者 Visual Studio 提供的编辑器。图 1.2 使用 Windows 自带的记事本编辑代码虽然可以使用记事本软件编辑代码，但是记事本软件的功能非常有限。缺少常用的语法高亮，自动缩进等功能。所以可以使用其他功能更丰富的编辑器，如 Notepad++（图 1.3）等。图 1.3 使用 Notepad++软件编辑代码 1.3 什么叫编译编译（compile）是将用某种编程语言（如 C++语言）写成的源代码，转换成目标文件。目标文件包含着机器代码（可直接被计算机中央处理器执行）以及代码在运行时使用的数据。编译器（compiler）是实现这一目的的软件。编译器有很多，如在 Windows 下有微软公司的 cl.exe，在 Linux 下有 gcc 和 g++。在命令行 6

下使用 cl.exe 对 hello.cpp 源代码进行编译，如图 1.4 所示。编译后，将得到目标文件 hello.obj，如图 1.5 所示。图 1.4 在命令行下使用 cl.exe 对 hello.cpp 进行编译图 1.5 编译后，将新生成 hello.obj 目标文件 1.4 什么叫连接连接（link）是将多个目标文件，以及库文件生成可执行的文件（或静态库、或动态库）的过程。连接器（linker）是实现这一目的的软件。常用的连接器有 Windows 下的 link.exe，Linux 下的 ld 等。在 Windows 下可以使用 link.exe 将前面生成的 hello.obj 连接为可执行文件。在命令行下效果如所图 1.6 示。连接后，将生成可执行文件，如图 1.7 所示。图 1.6 在命令行下使用 link.exe 对 hello.obj 进行连接图 1.7 连接后，将新生成 hello.exe 可执行文件 1.5 什么叫运行运行（run）较容易理解，我们在 Windows 资源管理器里用鼠标双击 exe 可执行程序，可以使程序被载入 CPU 运行。我们也可以在命令行窗口中输入可执 7

行程序的文件名运行，如图 1.8 所示。图 1.8 在命令行窗口中运行 hello.exe，可以看到程序打印到标准输出的结果。 1.6 Visual C++是什么通过前面的介绍，可以看到一个编程的流程：编辑->编译->连接->运行。更具体来说，完成这个流程需要你： 1. 打开记事本软件，编辑代码，并保存； 2. 在命令行下运行编译器，对代码进行编译，生成目标文件； 3. 在命令行下运行连接器，将目标文件连接起来，生成可执行程序； 4. 在命令行下，或 Windows 资源管理器中运行程序，验证程序的正确性。如果你的项目只有一个源代码文件，完成上面四个步骤尚可接受。但是如果你的项目包括几十个甚至几百个源文件，如无其他软件辅助，只用上面四个非常基本的步骤进行编程开发，会让人抓狂。集成开发环境（Integrated Development Environment，简称 IDE）可以帮助你对项目进行管理。常用的 IDE 有微软公司的 Visual Studio，里面包含 Visual C++， Visual C#等，其他的还有 Eclipse、NetBeans、Delphi 等。因此我们平时所说的 VC 不是一种编程语言，也不是编译器，它只是一个 IDE。 IDE 一般包含编辑器。IDE 自带的编辑器一般都针对编程语言进行了定制，实现语法高亮、自动缩进、自动补全等方便的功能。IDE 还提供丰富的菜单和按钮工具，如图 1.9、图 1.10 和图 1.11 所示。如果你点击 IDE 中的“生成（build）”按钮（图 1.11），或者点击菜单“生成（build）”中的菜单项“生成项目（build project）”，那么 IDE 会去调用编译器 cl.exe 和连接器 link.exe 来生成可执行程序。如果你在调试状态下，还会去调用调试器（debugger）。IDE 会提升程序开发的效率，特别是调试程序的效率。 8

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