Java应用OpenCV指南其三：OpenCV中的图像操作

OpenCV中通过Mat类完成对图像的基本操作，包括对图像的写入、输出和处理都依赖于对Mat矩阵的操作。OpenCV通过将图像实例化为矩阵的方式，使得我们可以在最大的限度内对图像进行处理和更改，关于这部分之后我们之后再详细的进行说明。那么，我们就从Mat类和图像的输入输出开始吧。

一、Mat类的创建

在调用OpenCV类之前，需要载入库文件

static{System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);};

第一章的时候我们写过一小段简单的代码创建一个对角矩阵。我们很容易就能实例化一个Mat类对象：

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Mat test = new Mat();

这样可以生成一个空的矩阵，通过调用Mat下的方法，也可以生成零矩阵，值全唯一的矩阵等（Mat.diag、Mat.eye、Mat.ones、Mat.zeros）

同样，我们可以在Mat类的同时设置矩阵的基本参数：

Mat test = new Mat(3, 3, CvType.CV_8UC1);

第一个参数代表矩阵的行数（rows），第二个参数代表矩阵的列数（cols），第三个参数（type）代表矩阵中像素点的位数和通道数。灰度图一个参数代表一个点，彩图三个数代表一个点，数值的范围均为0~255，数值越大，亮度越高，具体的含义我们在第一章：在Java中安装与配置OpenCV的末尾也有提到。Type可以取到的值列在了下面的表里：

Modifier and Type	Field and Description
static int	CV_16S
static int	CV_16SC1
static int	CV_16SC2
static int	CV_16SC3
static int	CV_16SC4
static int	CV_16U
static int	CV_16UC1
static int	CV_16UC2
static int	CV_16UC3
static int	CV_16UC4
static int	CV_32F
static int	CV_32FC1
static int	CV_32FC2
static int	CV_32FC3
static int	CV_32FC4
static int	CV_32S
static int	CV_32SC1
static int	CV_32SC2
static int	CV_32SC3
static int	CV_32SC4
static int	CV_64F
static int	CV_64FC1
static int	CV_64FC2
static int	CV_64FC3
static int	CV_64FC4
static int	CV_8S
static int	CV_8SC1
static int	CV_8SC2
static int	CV_8SC3
static int	CV_8SC4
static int	CV_8U
static int	CV_8UC1
static int	CV_8UC2
static int	CV_8UC3
static int	CV_8UC4

命名原则：

CV_<bit-depth>{U|S|F}C<number_of_channels>

其中，U是无符号整型，S是有符号整型，F是浮点型，C是通道数

bit-depth对应位数，有8位，16位，32位，64位可选

number_of_channels是通道数，有1,2,3,4可选

二、图像的输入和输出

OpenCV可以简单的载入图象并处理输出，输入输出操作对应imread()、imwrite()两个方法，值得一提的是，OpenCV目前并没有在Java中实现C++里的imshow()函数，所以如果在项目中如果需要查看载入的图片的话只能通过imwrite()输出后在文件夹中看效果，略微有些麻烦。当然我们也可以动手自己写一个包来实现imshow()的功能，如果有空的话我会写一个放上来的。

图象的读写操作全部通过Imgcodecs类实现，可以从文件或内存中读取/写入图片，具体可以看一下第二章：OpenCV组件浅析中的相关介绍。

2.1 imread方法

具体形式如下所示：

Mat Imgcodecs.imread(const string& filename, intflags=1 );

第一个参数filename，需要我们填想要载入的图片路径名。Windows下OpenCV支持如下图象格式：

· 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intflags，是一个标志表明加载图象的颜色类型，它可以指导将原图读取时进行一定的转换，可以不填，缺省值为IMREAD_LOAD_GDAL，缺省情况下默认输入三通道（RGB）图像。如果想要直接处理原图的话，可以设置为IMREAD_UNCHANED。顺带一提，OpenCV中三原色的顺序和一般情况相反，依次是BGR，下面是intflags可以设置的值：

Modifier and Type	Field and Description
IMREAD_UNCHANGED	If set, return the loaded image as is (with alpha channel, otherwise it gets cropped).
IMREAD_GRAYSCALE	If set, always convert image to the single channel grayscale image.
IMREAD_COLOR	If set, always convert image to the 3 channel BGR color image.
IMREAD_ANYDEPTH	If set, return 16-bit/32-bit image when the input has the corresponding depth, otherwise convert it to 8-bit.
IMREAD_ANYCOLOR	If set, the image is read in any possible color format.
IMREAD_LOAD_GDAL	If set, use the gdal driver for loading the image.
IMREAD_REDUCED_GRAYSCALE_2	If set, always convert image to the single channel grayscale image and the image size reduced 1/2.
IMREAD_REDUCED_COLOR_2	If set, always convert image to the 3 channel BGR color image and the image size reduced 1/2.
IMREAD_REDUCED_GRAYSCALE_4	If set, always convert image to the single channel grayscale image and the image size reduced 1/4.
IMREAD_REDUCED_COLOR_4	If set, always convert image to the 3 channel BGR color image and the image size reduced 1/4.
IMREAD_REDUCED_GRAYSCALE_8	If set, always convert image to the single channel grayscale image and the image size reduced 1/8.
IMREAD_REDUCED_COLOR_8	If set, always convert image to the 3 channel BGR color image and the image size reduced 1/8.

2.2 imwrite方法

我们用同样的方式介绍一下imwrite()方法，imwrite方法用于输出图片到文件，它的声明如下：

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

第一个参数为字符串类型的文件输出位置，执行命令后图片会被保存在我们指定的目录下需要写出文件的全名，形如“123.jpg”这样。

第二个参数为将要输出为图片的源矩阵的名字，它是一个我们读入或处理过的Mat类型的参数。

第三个参数是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。
•  

2.3 imencode方法和imdecode方法

这两个方法用来从内存中读取（imencode）和写入（imdecode）图片，有兴趣的话可以在深入了解一下，形式如下：

1. Imgcodecs.imdecode(buf, flags);

2. Imgcodecs.imencode(ext, img, buf);

这里是一个小例子，作用是写入一张图片并输出它的灰度图

1. package opencv;

2.  

3. import org.opencv.core.*;

4. import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;

5. import org.opencv.imgproc.Imgproc;

6.  

7. public class one {

8.        static{System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);};  //用来调用OpenCV库文件,必须添加

9.       

10.        publicstatic void main(String args[]){

11.               Matimg = Imgcodecs.imread("F:/workspace/opencv/girl.jpg",Imgcodecs.IMREAD_GRAYSCALE);  //用灰度图的方式读取一张图片

12.              

13.               Imgcodecs.imwrite("F:/workspace/opencv/girl_1.jpg",img);

14.        }

15. }

原图：

输出的灰度图：