一、OpenCV

1.介紹

• OpenCV（開放源代碼計算機視覺庫）是一個開源的計算機視覺和機器學習軟件庫。由一系列 C++ 類和函數構成，用于圖像處理、計算機視覺領域的算法實現。

• OpenCV-Python使用Numpy，這是一個高度優化的數據庫操作庫。所有OpenCV數組結構都轉換為Numpy數組。這也使得與使用Numpy的其他庫（如SciPy和Matplotlib）集成更容易。

2.下載

x pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple opencv-python

3.圖像的表示

• 圖像一般是RGB三原色圖。RGB圖上的每個點都是由紅（R）、綠（G）、藍（B）三個顏色按照一定比例混合而成的；在OpenCV中，默認情況下，彩色圖像是以BGR（藍-綠-紅）順序存儲。
• 彩色圖像：三維數組存儲【行數，列數，通道數(一般是3)】
• 灰色圖像：二維存儲【行數，列數】
• 數組存儲的數據類型（dtype）：圖像中的每個像素值的數據類型決定了可以存儲的最大值。例如，8位無符號整數（uint8）允許的范圍是從0到255。

4.圖像的基本操作

4.1圖片讀取或創建

4.1.1讀取

• cv2.imread(filename)
• 參數：
  • filename：圖像路徑

4.1.2創建

import cv2
import numpy as np# 設置圖像尺寸
height, width = 512, 512
# 創建一個空白的彩色圖像-----三維數組，8位
img = np.zeros((height, width, 3), dtype=np.uint8)
# 修改像素值-----0~255的隨機整數，大小相同的數組
img[::] = np.random.randint(0, 256, img.shape)# 設置顯示的圖像---z'd
cv2.imshow('Random Color Image', img)
# 顯示時間
cv2.waitKey(0)
# 釋放內存
cv2.destroyAllWindows()

4.2創建窗口

用于顯示圖片。不創建也可以，在顯示的時候可以自動創建。

• cv2.namedWindow(winname [,窗口屬性])

• 使用 cv2.namedWindow() 方法創建一個新的窗口。你可以為這個窗口指定一個名稱，并且可以選擇窗口的屬性（例如，是否可調整大小）。

• 參數：

• winname：窗口名

• 窗口屬性：窗口大小是否可調整

  • cv2.WINDOW_AUTOSIZE：默認，窗口自適應大小，不能調整
  • cv2.WINDOW_NORMAL：窗口大小是可調整的，用戶可以通過鼠標拖動窗口邊緣來自由改變窗口大小。

4.3顯示圖片

4.3.1設置讀取的圖片

cv2.imshow(winname,img)

參數：

• winname：顯示圖像的窗口名，以字符串類型表示
• img：要顯示的圖像

注意：在調用顯示圖像的API后，要調用cv2.waitKey(0)給圖像繪制留下時間，否則窗口會出現無響應情況，并且圖像無法顯示出來。

4.3.2設置顯示多久

cv.waitKey(n)：

• n = 0：一直顯示

• n > 0：顯示 n毫秒

4.3.3釋放

在關閉圖像后執行

• cv2.destroyAllWindows()：立即銷毀所有（打開的）窗口
• cv2.destroyWindow(winname)：關閉指定名稱的窗口。省略則銷毀所有已打開的窗口。

4.4.保存圖片

cv2.imwrite(path,img)

參數：

• path：圖片保存的路徑和圖片名
• img：要保存的圖像

4.5圖片切片（剪裁）

從圖像中提取一個子區域（矩形區域）。

讀取到的圖片是一個numpy.ndarray類型的數組，所以可以直接切片操作。

• img[y:y+h,x:x+w]提取的是從(x,y)開始，高度為h，寬度為w的矩形區域

示例：

import numpy as np
import cv2 as cv
# 讀取圖像
img=cv.imread("images/001.jpg")
print(img.shape)
# 定義剪裁后圖像的寬度和高度（以像素為單位）
h = 300
w = 500
# 定義剪裁的起始點,坐標小于圖片的寬高
y=100
x=200
# 剪裁
img2=img[y:y+h,x:x+w]
print(img2.shape)

4.6圖片大小調節

• cv2.resize是Opencv庫中用于調整圖像大小的函數，在圖像處理中很常用，特別是在要對圖像進行縮放以適應不同需求時。
• cv2.resize(img,dsize)
  • img：輸入圖像，通常是二維或三位NumPy數組。
  • dsize：輸出圖像的尺寸，是一個二元組(w,h)
• 示例：

import cv2 as cv
# 讀取圖片
img=cv.imread("images/001.jpg")
print(img.shape)
# 調整的大小
dsize=(100,200)
new_img=cv.resize(img,dsize)
print(new_img.shape)

5.在圖像中繪值

5.1繪制直線

• cv2.line(img,sart,end,color,thickness)

• 參數

  • img：要繪制直線的圖像
  • start、end：直線的起點和終點坐標
  • color：直線的顏色（對于彩色圖像，使用 BGR 格式指定顏色）
  • thickness：線條寬度

5.2繪制圓形

• cv2.circle(img,centerpoint,r,color,thickness，cv.LINE_AA)

• 參數：

  • img：要繪制圓形的圖片
  • centerpoint、r：圓心坐標和半徑
  • color：線條顏色
  • tnickness：線條寬度，為-1時完全填充顏色
  • cv.LINE_AA: 反走樣技術，讓圖行邊緣更光滑

5.3繪制矩形

• cv2.rectangle(img,leftupper,rightdown,color,thickness)

• 參數：

  • img：要繪制矩形的圖像
  • leftupper、rightdown：矩形的左上角和右下角坐標
  • color：線條的顏色
  • thickness：線條的寬度

5.4添加文字

• cv2.putText(img,text,station,font,Fontscale,color,thickness,cv2.LINE_AA)

• 參數：

  • img：要添加文字的圖像
  • text：要寫入的文本數據
  • station：文本的放置位置
  • font：字體樣式
  • Fontscale：字體大小
  • thickness：字體線條寬度
  • cv2.LINE_AA: 反走樣技術，讓圖行邊緣更光滑

5.5綜合案例

import cv2 as cv
# 讀取圖片
img = cv.imread("./imgs/cat1.png")
# 繪制直線---起點，終點，顏色，粗細
cv.line(img, [100,100], [400, 400], [0, 0, 255], 2)
# 繪制圓形---圓心，半徑，顏色，粗細，抗鋸齒(平滑)
cv.circle(img, [300, 300], 50, [0, 255, 0], 2,cv.LINE_AA)
# 繪制矩形---左上角，右下角，顏色，粗細，抗鋸齒(平滑)
cv.rectangle(img, [100, 100], [400, 400], [255, 0, 0], 2, cv.LINE_AA)
# 繪制文字---文字內容，哪里開始寫，字體類型，字體大小，顏色，字體粗細
cv.putText(img, "Hello World!",(450,450), cv.FONT_ITALIC, 1, [255, 0, 0], 2)cv.imshow("Cat", img)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

6.讀取視頻

• cap = cv2.VideoCapture(path)

  • path:視頻流資源路徑設置為；填0,代表從默認攝像頭捕獲視頻流(自拍)

• ret,frame = cap.read()

• 返回值cap調用read()方法得到一個布爾值和一幀圖像，布爾值表示是否成功讀取到幀，如果為False，可能是因為視頻結束或讀取失敗，如果為True，frame則是當前幀的圖像數據。

示例：

import cv2 as cv
# 創建VideoCapture對象,參數為攝像頭索引(通常為0,如果為單一攝像頭)
vi=cv.VideoCapture(0)
while True:ret,frame=vi.read()if not ret:print("error")breakcv.imshow("frame",frame)# 等待40毫秒并檢查按鍵事件,獲取按鍵的ASCII碼,判斷按鍵是否為q鍵if cv.waitKey(40) & 0xFF==ord('q'):break
vi.release()# 釋放攝像頭資源
cv.destroyAllWindows()