【C++的OpenCV】第三课-OpenCV图像加载和显示

一、OpenCV加载图片和显示图片

本章节中，将会学习到：

• 加载图像（cv::imread()函数）
• 创建一个图像显示的窗口（cv::namedWindow()函数）
• 在窗口中显示图片（cv::imshow()函数）

1.1 imread()函数的介绍

Mat image;
image = imread( imageName, IMREAD_COLOR ); // Read the file

• 功能介绍：
          从指定路径中读取所选择的图像

• 参数解释：

  • Mat image：
        image是一个Mat的对象。
        Mat是一种OpenCV中的图像存储的容器（稍后我们将会展开和大家介绍Mat的详细信息，请先往后看）
  • IMREAD_COLOR:
        这是一个普通的宏，表示图像对象的色彩通道的模式。 有三种选择：
    • IMREAD_UNCHANGED（<0）按原样加载图像（包括alpha通道（如果存在）
    • IMREAD_GRAYSCALE（0）将图像作为强度加载
    • IMREAD_COLOR（> 0）以RGB格式加载图像
  • imageName：
        imageName是一个图像的路径位置，数据类型为String类型(使用String()类构造函数将C字符数组构造String对象即可)。

String imageName( "../data/HappyFish.jpg" );

• 关于图像类型：
      OpenCV支持图像格式Windows位图（bmp），便携式图像格式（pbm，pgm，ppm）和Sun光栅（sr，ras），也可以加载像JPEG（jpeg，jpg，jpe），JPEG 2000（jp2 - 代号为CMake的Jasper），TIFF文件（tiff，tif）和便携式网络图形（png）。此外，OpenEXR也是一种可能性。

1.2 cv::namedWindow()函数的介绍

 namedWindow( "Display window", WINDOW_AUTOSIZE );

• 功能介绍：
  创建一个用于显示图像的窗口。
• 参数解释：
  • “Display window” ： 窗口的名称，使用标准字符串（C字符数组）即可。
  • WINDOW_AUTOSIZE :
    • 如果不使用Qt后端，WINDOW_AUTOSIZE是唯一支持的。在这种情况下，窗口大小将占据显示的图像的大小。不允许调整大小！
    • WINDOW_NORMAL在Qt你可以使用它来允许窗口调整大小。图像将根据当前窗口大小自行调整大小。通过使用| 操作员还需要指定是否希望图像保持其宽高比：
      • WINDOW_KEEPRATIO（保持长宽比）
      • WINDOW_FREERATIO（不保持长宽比）。

1.4 imshow()函数介绍

imshow( "Display window", image );  

• 功能介绍：
      在窗口中显示Mat对象（即对象）。

• 参数解释：

  • “Display window” ： 显示窗口的名称。即在哪个窗口中显示。
  • image：Mat容器的对象实例（继续往下来介绍Mat）

1.5 Mat容器介绍

    需要了解Mat的第一件事是，不再需要手动分配其内存。在执行此操作仍然是可能的情况下，大多数OpenCV功能将自动分配其输出数据。如果传递已经存在的Mat对象（已经为矩阵分配了所需的空间），那么这是一个很好的事情，这将被重用。换句话说，我们在任何时候都使用与我们需要执行任务一样多的内存。

    Mat基本上是一个具有两个数据部分的类：矩阵头（包含矩阵的大小，用于存储的方法，存储在哪个地址的信息等等）和指向包含像素值（取决于所选存储方法的任何维度）。矩阵头大小是恒定的，然而矩阵本身的大小可以随着图像的不同而变化，通常会大一个数量级。

    OpenCV使用引用计数系统。这个想法是每个Mat对象都有自己的头，但是通过使它们的矩阵指针指向相同的地址，矩阵可以在它们的两个实例之间共享。此外，复制操作符只会将头和指针复制到大矩阵，而不是数据本身。

Mat A, C;                          // 创建两个MAT容器的对象头
A = imread(argv[1], IMREAD_COLOR); // 为A对象添加实际的矩阵数据，imread() 返回的就是一个Mat对象。
Mat B(A);                                 // 使用拷贝构造函数创建Mat对象B
C = A;                                    // 修改操作

    所有上述对象，最后指向相同的单个数据矩阵。然而，它们的头部是不同的，并且使用它们中的任何一个进行修改也会影响所有其他的。在实践中，不同的对象只是向相同的底层数据提供不同的访问方法。然而，他们的头部不一样。

    可以询问矩阵本身是否属于多个Mat对象，它们在不再需要时负责清理它。简短的答案是：使用它的最后一个对象。这是通过使用引用计数机制来处理的。每当有人复制Mat对象的标题时，矩阵的计数器就会增加。每当头部被清洁时，这个计数器就会减少。当计数器达到零时，矩阵也被释放。有时你也想复制矩阵本身，所以OpenCV提供了cv :: Mat :: clone（）和cv :: Mat :: copyTo（）函数。例如：

Mat F = A.clone(); //F和A将不会采用同一个引用计数系统
Mat G;
A.copyTo(G); // 现在修改F和G都不会影响A

二、 代码实例（带注释）

2.1 代码

opencv源码链接：imread()函数使用案例

#include <opencv2/core.hpp> // opencv的核心组件，后续会为大家介绍其文件组件和大概功能
#include <opencv2/imgcodecs.hpp> // 图像编码组件，处理图像的功能
#include <opencv2/highgui.hpp> // 可视化窗口组件
#include <iostream>
#include <string>
using namespace cv; // opencv的命名空间，表明使用的工具所在的范围
using namespace std; // 标准命名空间
int main( int argc, char** argv )
{
    
    
    String imageName( "../data/HappyFish.jpg" ); // 定义图片名称对象imageName，这里使用自己的图片路径即可
    if( argc > 1) //命令行参数个数大于1时
    {
    
    
        imageName = argv[1]; // 取命令行的第二个参数作为图像路径
    }
    Mat image;
    image = imread( imageName, IMREAD_COLOR ); // 读取文件
    if( image.empty() )                      // 检查图片对象是否是空数据
    {
    
    
        cout <<  "Could not open or find the image" << std::endl ;
        return -1;
    }
    namedWindow( "Display window", WINDOW_AUTOSIZE ); // 创建图像显示窗口
    imshow( "Display window", image );                // 在窗口中显示图像
    waitKey(0); // 图像显示的时间，为系统结束前的阻塞时间，如果想要看到图片显示效果，建议此值设置在（3000以上，单位ms）
    return 0;
}

2.2 执行结果

    编译代码（使用CMAKE编译即可，编译方法：Cmake编译opencv项目的编译方法，然后运行可执行文件，将图像路径作为参数。如果你在Windows上，可执行文件当然也会包含一个exe扩展名。当然确保图像文件靠近你的程序文件。编译完成后，执行程序：

./Demo demo.jpg # 这里我的项目叫Demo，图片名称demo，文件类型jpg

    快来动手试试看吧！有问题可以私聊哦。