opencv-python基础
一.opencv-python简述
其使用Numpy，所有OpenCV数组结构都转换为Numpy数组，是一个高度优化的数据库操作库。
二.环境安装
pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple opencv-python
三.基本概念
- 像素是图像的基本单元，每个像素存储着图像的颜色、亮度和其他特征。
- 数字图像利用0/1编码记录信息，opencv中常用的是8位图像,大多数彩色和灰度图像使用8位（uint8）表示每个通道的像素值，范围从0到255，其中 0 最黑，1(255) 最白。
- 几乎所有颜色都可以通过RGB三原色按照不同比例调配而成。
四.图像存储
- 彩色图像：三维数组
- 灰度图像：二维数组(矩阵)
- 在OpenCV中，默认情况下，彩色图像是以BGR（蓝-绿-红）顺序存储
- 形状（Shape）：
图像的尺寸由其高（h）、宽（w）和通道数（c）决定。可以通过 img.shape 属性获取(h,w,c)。
- 彩色图像，返回一个包含三个值的元组 (height, width, channels)。
- 灰度图像，返回一个包含两个值的元组 (height, width)，因为其只有一个通道。
- 数据类型（dtype）：图像中的每个像素值的数据类型决定了可以存储的最大值。例如，8位无符号整数（uint8）允许的范围是从0到255。
- 单通道（灰度图像）：每个像素由一个数值表示，代表该点的亮度。值越低越暗，值越高越亮。
五.图像基本操作
5.1 创建窗体(窗口)
cv2.namedWindow(winname [,窗口属性])
参数：
- winname：窗口名
- 窗口属性：窗口大小是否可调整
- cv2.WINDOW_AUTOSIZE ：默认，窗口会根据加载的图像自动调整到合适的大小，并且用户不能拖动窗口边缘来调整窗口大小。
- cv2.WINDOW_NORMAL ：窗口大小是可调整的，用户可以通过鼠标拖动窗口边缘来自由改变窗口大小。
import cv2 as cv
import numpy as np# 创建窗体
cv.namedWindow("win1",cv.WINDOW_AUTOSIZE)
cv.imshow("win2",cv.WINDOW_NORMAL)
运行后会出现两块窗口，暂时不管。
5.2 读取图像
cv2.imread(path [,读取方式])
参数：
- filename：图像路径
- 读取方式：彩色·默认、灰色等
# 读取方式为灰色
img = cv.imread("../images/cat1.png", cv.IMREAD_GRAYSCALE)
继续往下
5.3 图像显示
cv2.imshow(winname,img)
参数：
- winname：显示图像的窗口名，以字符串类型表示
- img：要显示的图像
cv.imshow("win1",img)
cv.imshow("win2",img)# cv.waitKey(n)：n>0,意味着程序将等待n毫秒。
cv.waitKey(0)# cv2.destroyAllWindows(winname)：会在当前程序执行到该语句时立即销毁打开的窗口，并释放与这些窗口相关的资源。
# 默认关闭所有
cv.destroyAllWindows()
5.4 保存图像
cv2.imwrite(path,img)
参数：
- path：图片保存的路径和图片名
- img：要保存的图像
cv.imwrite('output.jpg', img)5.5 创建黑色图像
使用 np.zeros() 创建全黑图像，再修改像素值(255)成为全白图像。
numpy.zeros((height,width,channels),dtype=np. uint8)
import cv2 as cv
import numpy as npw = 480
h = 640# c = 1 的时候就是灰度图像，单通道，但是为二维图像
c = 3b = np.zeros((h,w,c),dtype=np.uint8)
cv.imshow("black",b)cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()
# 更改为白色图像
# 利用数组切片更改值
b[:,:,:] = 255cv.imshow('white',b)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()
# 随机像素值图像b[:,:,:] = np.random.randint(0,256,(h,w,c))cv.imshow('random',b)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()
5.6 图像裁剪（切片）
img[y:y+h,x:x+w]
提取的是从 (x,y) 开始，高度为 h，宽度为 w 的矩形区域
import cv2 as cv
import numpy as npf = cv.imread('../images/cat1.png')y = 200
x = 200
h = 400
w = 400# 先长后宽，这样理解简单些
s = f[y:y+h,x:x+w]
cv.imshow('s',s)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()
这里切记，opencv中坐标原点在图像的左上角，也就是w做横轴，h做纵轴。
5.7 调整大小
cv2.resize(img,dsize,dts)
- img：输入图像，通常是二维或三位NumPy数组。
- dsize：输出图像的尺寸，是一个二元组 (w,h)
- dst：缩放后的图像
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.图像绘制
6.1 直线
cv2.line(img,start,end,color,thickness)
参数：
- img：要绘制直线的图像
- start、end：直线的起点和终点,都是两个元组(坐标)
- color：直线的颜色，对于彩色图像，使用 BGR 格式（b,g,r）指定颜色
- thickness：线条粗细,值越大越宽
- 隐藏参数，cv2.LINE_AA ，表示使用抗锯齿算法绘制图像，这在每个绘制函数中都隐式存在，默认为 cv2.LINE_8
import cv2 as cvimg = cv.imread('../images/cat1.png')# 画一条直线，起点终点分别指定，同时为蓝色
cv.line(img,(100,100),(200,200),(255,0,0),3)
cv.imshow('image',img)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()
6.2 圆形
cv2.circle(img,centerpoint,r,color,thickness)
参数：
- img：要绘制圆形的图片
- centerpoint、r：圆心和半径
- color：线条颜色
- tnickness：线条宽度，为-1时生成闭合图案并填充颜色
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 绘制矩形
cv2.rectangle(img,leftupper,rightdown,color,thickness)
参数：
- img：要绘制矩形的图像
- leftupper、rightdown：矩形的左上角和右下角坐标
- color：线条的颜色
- thickness：线条的宽度
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 绘制文本（向图片中添加文字）
cv2.putText(img,text,station,font,Fontscale,color,thickness,cv2.LINE_AA)
参数：
- img：要添加文字的图像
- text：要写入的文本数据(此处是不能加中文的，会显示问号(?)，matplotlib可以显示中文)
- station：文本的放置位置
- font：字体样式
- Fontscale：字体大小
- thickness：字体线条宽度
- cv2.LINE_AA :使用反走样技术绘制文本边框
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 读取视频
cap = cv2.VideoCapture(path)
- path : 为0代表从默认摄像头捕获视频流
ret,frame = cap.read()
- 得到一个布尔值和一帧图像，布尔值表示是否成功读取到帧，如果为False，可能是因为视频结束或读取失败，如果为True，frame则是当前帧的图像数据。
那视频都是一帧一帧的，我要怎么读取呢？来一起看看：
import cv2 as cv# 本地视频
cap = cv.VideoCapture('../video/arknights_run.mp4')# 循环获取视频每一帧
while True:ret, frame = cap.read()# 考虑视频最后一帧为空，跳出循环if not ret:breakcv.imshow('frame', frame)# 0xFF把键盘敲入的键转换为ASCII码if cv.waitKey(40) & 0xFF == ord('q'):breakcap.release()
cv.destroyAllWindows()# 获取摄像头
cap = cv.VideoCapture(0)
while True:# 读取摄像头ret, frame = cap.read()# 显示cv.imshow('frame', frame)# 按q键退出if cv.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):break
# 释放摄像头
cap.release()
# 释放窗口
cv.destroyAllWindows()