一.opencv-python簡述

其使用Numpy，所有OpenCV數組結構都轉換為Numpy數組，是一個高度優化的數據庫操作庫。

二.環境安裝

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

三.基本概念

- 像素是圖像的基本單元，每個像素存儲著圖像的顏色、亮度和其他特征。

- 數字圖像利用0/1編碼記錄信息，opencv中常用的是8位圖像,大多數彩色和灰度圖像使用8位（uint8）表示每個通道的像素值，范圍從0到255，其中?0?最黑，1(255)?最白。

- 幾乎所有顏色都可以通過RGB三原色按照不同比例調配而成。

四.圖像存儲

- 彩色圖像：三維數組

- 灰度圖像：二維數組(矩陣)

- 在OpenCV中，默認情況下，彩色圖像是以BGR（藍-綠-紅）順序存儲

- 形狀（Shape）：

圖像的尺寸由其高（h）、寬（w）和通道數（c）決定。可以通過 img.shape 屬性獲取(h,w,c)。

? - 彩色圖像，返回一個包含三個值的元組 (height, width, channels)。

? - 灰度圖像，返回一個包含兩個值的元組 (height, width)，因為其只有一個通道。

- 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。

? - 單通道（灰度圖像）：每個像素由一個數值表示，代表該點的亮度。值越低越暗，值越高越亮。

五.圖像基本操作

5.1 創建窗體(窗口)

cv2.namedWindow(winname ?[,窗口屬性])

參數：

- winname：窗口名

- 窗口屬性：窗口大小是否可調整

? ? - cv2.WINDOW_AUTOSIZE ：默認，窗口會根據加載的圖像自動調整到合適的大小，并且用戶不能拖動窗口邊緣來調整窗口大小。

? ? - 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。

import cv2 as cv
import numpy as np# 創建窗體
cv.namedWindow("win1",cv.WINDOW_AUTOSIZE)
cv.imshow("win2",cv.WINDOW_NORMAL)

運行后會出現兩塊窗口，暫時不管。

5.2 讀取圖像

cv2.imread(path ?[,讀取方式])

? 參數：

? - filename：圖像路徑

? - 讀取方式：彩色·默認、灰色等

# 讀取方式為灰色
img = cv.imread("../images/cat1.png", cv.IMREAD_GRAYSCALE)

繼續往下

5.3 圖像顯示

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

cv.imshow("win1",img)
cv.imshow("win2",img)# cv.waitKey(n)：n>0,意味著程序將等待n毫秒。
cv.waitKey(0)# cv2.destroyAllWindows(winname)：會在當前程序執行到該語句時立即銷毀打開的窗口，并釋放與這些窗口相關的資源。
# 默認關閉所有
cv.destroyAllWindows()

5.4 保存圖像

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

cv.imwrite('output.jpg', img)

5.5 創建黑色圖像

使用 np.zeros() 創建全黑圖像，再修改像素值(255)成為全白圖像。

numpy.zeros((height,width,channels),dtype=np. uint8)

import cv2 as cv
import numpy as npw = 480
h = 640# c = 1 的時候就是灰度圖像，單通道，但是為二維圖像
c = 3b = np.zeros((h,w,c),dtype=np.uint8)
cv.imshow("black",b)cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

# 更改為白色圖像
# 利用數組切片更改值
b[:,:,:] = 255cv.imshow('white',b)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

# 隨機像素值圖像b[:,:,:] = np.random.randint(0,256,(h,w,c))cv.imshow('random',b)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

5.6 圖像裁剪（切片）

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

import cv2 as cv
import numpy as npf = cv.imread('../images/cat1.png')y = 200
x = 200
h = 400
w = 400s = f[y:y+h,x:x+w]
cv.imshow('s',s)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

5.7 調整大小

cv2.resize(img,dsize,dts)

- 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)

- dst：縮放后的圖像

import cv2 as cv
import numpy as np
f = cv.imread('../images/cat1.png')s = cv.resize(f, (100,100))
cv.imshow('s', s)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

六.圖像繪制

6.1 直線

cv2.line(img,start,end,color,thickness)

參數：

? - img：要繪制直線的圖像

? - start、end：直線的起點和終點,都是兩個元組(坐標)

? - color：直線的顏色，對于彩色圖像，使用 BGR 格式（b,g,r）指定顏色

? - thickness：線條粗細,值越大越寬

? - 隱藏參數，cv2.LINE_AA ，表示使用抗鋸齒算法繪制圖像，這在每個繪制函數中都隱式存在，默認為 cv2.LINE_8

import cv2 as cvimg = cv.imread('../images/cat1.png')# 畫一條直線，起點終點分別指定，同時為藍色
cv.line(img,(100,100),(200,200),(255,0,0),3)
cv.imshow('image',img)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

6.2 圓形

cv2.circle(img,centerpoint,r,color,thickness)

參數：

? - img：要繪制圓形的圖片

? - centerpoint、r：圓心和半徑

? - color：線條顏色

? - tnickness：線條寬度，為-1時生成閉合圖案并填充顏色

import cv2 as cvimg = cv.imread('../images/cat1.png')cv.circle(img, (100, 100), 50, (255, 0, 0), -1)
cv.imshow('img', img)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

6.3 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

import cv2 as cvimg = cv.imread('../images/cat1.png')cv.rectangle(img, (100, 100), (300, 300), (0, 255, 0), 2)
cv.imshow('img', img)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

6.4 繪制文本（向圖片中添加文字）

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(此處是不能加中文的，會顯示問號(?)，matplotlib可以顯示中文)

? - 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?:使用反走樣技術繪制文本邊框

import cv2 as cvimg = cv.imread('../images/cat1.png')cv.putText(img, 'Hello World', (50, 50), cv.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (0, 0, 255), 2)
cv.imshow('Image', img)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

6.5 讀取視頻

cap = cv2.VideoCapture(path)

- path?: 為0代表從默認攝像頭捕獲視頻流

ret,frame = cap.read()

- 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。

import cv2 as cv# 本地視頻
cap = cv.VideoCapture('../video/arknights_run.mp4')# 循環獲取視頻每一幀
while True:ret, frame = cap.read()# 考慮視頻最后一幀為空，跳出循環if not ret:breakcv.imshow('frame', frame)# 0xFF把鍵盤敲入的鍵轉換為ASCII碼if cv.waitKey(40) & 0xFF == ord('q'):breakcap.release()
cv.destroyAllWindows()

# 獲取攝像頭
cap = cv.VideoCapture(0)
while True:# 讀取攝像頭ret, frame = cap.read()# 顯示cv.imshow('frame', frame)# 按q鍵退出if cv.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):break
# 釋放攝像頭
cap.release()
# 釋放窗口
cv.destroyAllWindows()