Python 中 OpenCV (cv2) 安裝與使用詳細指南

OpenCV (Open Source Computer Vision Library) 是計算機視覺領域最流行的庫之一。Python 通過 cv2 模塊提供 OpenCV 的接口。

---

一、安裝 OpenCV

方法 1：基礎安裝（推薦）

# 安裝核心包（包含主要功能）
pip install opencv-python# 安裝完整包（包含額外模塊如 SIFT/SURF）
pip install opencv-contrib-python

方法 2：通過 Conda

conda install -c conda-forge opencv

驗證安裝

import cv2
print(cv2.__version__)  # 輸出版本號，如 4.9.0

---

二、基本功能使用

1. 讀取/顯示/保存圖像

import cv2# 讀取圖像 (參數：0=灰度，1=彩色)
img = cv2.imread('image.jpg', cv2.IMREAD_COLOR)# 顯示圖像
cv2.imshow('Image Window', img)
cv2.waitKey(0)  # 等待按鍵（0=無限等待）
cv2.destroyAllWindows()# 保存圖像
cv2.imwrite('output.jpg', img)

2. 視頻處理

# 打開攝像頭
cap = cv2.VideoCapture(0)  # 0=默認攝像頭while True:ret, frame = cap.read()  # 讀取幀if not ret: break# 轉換為灰度gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)cv2.imshow('Live Video', gray)# 按 'q' 退出if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):breakcap.release()
cv2.destroyAllWindows()

3. 圖像處理操作

# 縮放
resized = cv2.resize(img, (400, 300))# 旋轉
(h, w) = img.shape[:2]
M = cv2.getRotationMatrix2D((w//2, h//2), 45, 1.0)  # 旋轉45度
rotated = cv2.warpAffine(img, M, (w, h))# 邊緣檢測
edges = cv2.Canny(img, 100, 200)  # 閾值1, 閾值2# 繪制圖形
cv2.rectangle(img, (50, 50), (200, 200), (0,255,0), 2)  # 綠色矩形
cv2.putText(img, 'Hello', (100,100), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255,0,0), 2)

---

三、高級功能示例

1. 人臉檢測

# 加載預訓練模型
face_cascade = cv2.CascadeClassifier(cv2.data.haarcascades + 'haarcascade_frontalface_default.xml')gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
faces = face_cascade.detectMultiScale(gray, 1.1, 4)# 標記檢測到的人臉
for (x,y,w,h) in faces:cv2.rectangle(img, (x,y), (x+w,y+h), (255,0,0), 2)

2. 特征點檢測 (SIFT)

sift = cv2.SIFT_create()
keypoints, descriptors = sift.detectAndCompute(gray, None)# 繪制特征點
img_sift = cv2.drawKeypoints(img, keypoints, None)

3. 目標跟蹤 (KCF 算法)

tracker = cv2.TrackerKCF_create()
bbox = cv2.selectROI('Tracking', img, False)  # 手動選擇區域
tracker.init(img, bbox)while True:ret, frame = cap.read()success, bbox = tracker.update(frame)if success:x,y,w,h = [int(i) for i in bbox]cv2.rectangle(frame, (x,y), (x+w,y+h), (0,255,0), 2)

---

四、常見問題解決

1. 導入錯誤 ImportError: libGL.so.1
   在 Linux 上安裝依賴：

   sudo apt install libgl1-mesa-glx
   

2. 視頻無法打開
   檢查攝像頭權限或視頻路徑，嘗試：

   cap = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)  # Windows 專用
   

3. Matplotlib 顯示顏色異常
   OpenCV 使用 BGR 格式，需轉換：

   img_rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)
   plt.imshow(img_rgb)
   

---

五、學習資源

• 官方文檔
• OpenCV-Python 教程
• 推薦書籍：《Learning OpenCV 4 Computer Vision with Python 3》