“学了opencv，妈妈再也不会担心你不会图像编程啦！”

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前言

OpenCV是一个基于BSD许可发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows和Mac OS操作系统上；
它轻量级而且高效，由一系列 C 函数和少量 C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法；
opencv采用C语言进行优化，而且，在多核机器上面，其运行速度会更快，它的一个目标是提供友好的机器视觉接口函数，从而使得复杂的机器视觉产品可以加速面世；
该库包含了横跨工业产品检测、医学图像处理、安防、用户界面、摄像头标定、三维成像、机器视觉等领域的超过500个接口函数；
总的来说，opencv是一个封装好了的计算机视觉的函数库，并不是独立的软件，而是c语言的工具，安装后在vc或vs中配置一下就可以调用里面的函数。

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一、opencv-3.4.11的安装

• 本文介绍的opencv-3.4.11安装，是基于Ubuntu桌面版大环境下进行的；同时，后续的编译及应用初步也是基于这个之下的。

1.安装环境

1.1 安装cmake

sudo apt-get install cmake

1.2 依赖环境

sudo apt-get install build-essential libgtk2.0-dev libavcodec-dev libavformat-dev libjpeg-dev libswscale-dev libtiff5-dev
sudo apt-get install libgtk2.0-dev
sudo apt-get install pkg-config

2.安装过程

2.1 版本下载

• 官网下载opencv-3.4.11版本
• 提示：虚拟机上下载很慢，建议先在Windows下载完成，然后复制到ubantu home目录下
  

2.2 文件复制

• 将下载的opencv-3.4.11压缩文件包复制到home目录下，如图所示：
  

2.3 解压安装包

• 首先通过快捷键Ctrl+Alt+T，进入终端：
  
• 接下来输入解压命令：

$ unzip opencv-3.4.11.zip

2.4 进入解压后的文件夹

• 通过如下命令，进入到刚刚解压的文件夹中：

$ cd opencv-3.4.11

• 在opencv-3.4.11文件夹下，创建一个编译文件夹mybuild，并进入：

mkdir mybuild
cd mybuild

2.5 Cmake

• 输入如下命令，进行cmake:

sudo cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local …

2.6 编译及安装

• 首先输入如下代码，进行编译：

sudo make -j4
可以使用sudo make -j8 、sudo make -j4 、sudo make
这里选择使用sudo make -j4

• 这里编译的过程有点漫长，大概需要十几二十分钟，最终结果如下：
  
• 再输入如下代码，进行安装：

sudo make install

• 最终结果如下：
  

2.7 配置环境

• 用gedit打开/etc/ld.so.conf
  在文件中加上一行 /usr/loacal/lib
  其中/user/loacal是opencv安装路径也就是makefile中指定的安装路

sudo gedit /etc/ld.so.conf

• 运行sudo ldconfig：
  
• 修改bash.bashrc文件：
  在文件末尾加入：
  PKG_CONFIG_PATH=$PKG_CONFIG_PATH:/usr/local/lib/pkgconfig
  export PKG_CONFIG_PATH

sudo gedit /etc/bash.bashrc

• 然后在命令行中输入：

source /etc/bash.bashrc

2.8 检验

• 在命令行中输入如下命令：

pkg-config opencv --modversion

• 至此opencv的安装就完成了

二、应用实例

1.题目要求

• 编写一个打开图片进行特效显示的代码 test1.cpp（见opencv编程参考资料 ）； 注意gcc编译命令: gcc test1.cpp -o test1 pkg-config --cflags --libs opencv
  1）请解释这条编译命令，它是如何获得opencv头文件、链接lib库文件的路径的？
  2）改用make+makefile方式编译 上述程序（用变量命名格式写makefile文件，并包括 clean选项)

• 练习使用opencv库编写打开摄像头压缩视频的程序。参考示例代码1和示例代码2。并回答：
  1）如果要求打开你硬盘上一个视频文件来播放，请问示例代码1第7行代码如何修改？
  2）在示例代码1第9行的while循环中，Mat是一个什么数据结构？ 为什么一定要加一句waitKey延时代码，删除它行不行？
  3）示例代码1代码会在while循环中一直运行，你如果试图用鼠标关闭图像显示窗口，会发现始终关不掉。需要用键盘Ctrl+C 强制中断程序，非常不友好。如何改进？

2.编写一个打开图片进行特效显示的代码

2.1 创建test1.cpp文件

• 返回到opencv-3.4.11目录，并创建编写一个test1.cpp文件：

$ touch test1.cpp
$ gedit test1.cpp

• 写入如下代码：

#include <opencv2/highgui.hpp>
#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;
using namespace std;
int main(int argc, char** argv)
{
	CvPoint center;
    double scale = -3; 

	IplImage* image = cvLoadImage("xixi.jpg");
	argc == 2? cvLoadImage(argv[1]) : 0;
	
	cvShowImage("Image", image);
	
	if (!image) return -1; 	center = cvPoint(image->width / 2, image->height / 2);
	for (int i = 0;i<image->height;i++)
		for (int j = 0;j<image->width;j++) {
			double dx = (double)(j - center.x) / center.x;
			double dy = (double)(i - center.y) / center.y;
			double weight = exp((dx*dx + dy*dy)*scale);
			uchar* ptr = &CV_IMAGE_ELEM(image, uchar, i, j * 3);
			ptr[0] = cvRound(ptr[0] * weight);
			ptr[1] = cvRound(ptr[1] * weight);
			ptr[2] = cvRound(ptr[2] * weight);
		}

	Mat src;Mat dst;
	src = cvarrToMat(image);
	cv::imwrite("test.png", src);

    cvNamedWindow("test",1);  	imshow("test", src);
	 cvWaitKey();
	 return 0;
}

• 注意：注意将test1.cpp和图片保存在同一目录下，还要注意图片文件名大小写和程序代码是否一致。
  

2.2 编译test1.cpp文件

• gcc编译器：gcc + 文件名 + -o + 输出文件流名称 +` 支持包

gcc test1.cpp -o test1 `pkg-config --cflags --libs opencv`

• 但是会出现报错，原因在于需要用 C++ 编译器编译接口模块：
  
• 需要将gcc 改为g++：

g++ test1.cpp -o test1 `pkg-config --cflags --libs opencv`

• 执行以下命令，输出结果：

./test1

• 编译前后图片对比：
  
  

2.3 关于编译命令的解释

• 注意gcc编译命令:

gcc  test1.cpp  -o  test1  `pkg-config --cflags --libs opencv`

请解释这条编译命令，它是如何获得opencv头文件、链接lib库文件的路径的？

• pkg-config：
  检查库的版本号。如果所需要的库的版本不满足要求，它会打印出错误信息，避免链接错误版本的库文件。
  获得编译预处理参数，如宏定义，头文件的位置。
  获得链接参数，如库及依赖的其它库的位置，文件名及其它一些连接参数。
  自动加入所依赖的其它库的设置。
• –cflags：
  用来指定程序编译时所需要的头文件所在目录
• –lib：
  指定程序所需要的动态链接库目录

2.4 改用make+makefile方式编译上述程序

• 要求：用变量命名格式写makefile文件，并包括 clean选项
• 按照之前的方式，我们先创建一个文件夹，这里命名为“kkk”，并将一个.jpg的图片放置其中：

mkdir kkk
cd kkk

• 在kkk文件夹下创建一个xuxu.c的文件，同时将（1）中的代码写入其中：
  （要将之前的"xixi.jpg"改为"kkk.jpg"）
  
• 接下来，再创一个makefile文件，由于题目要求通过变量命名格式写makefile文件，因此，makefile文件内容如下：

gedit makefile

.PHONY: clean
CC  = g++
BIN = a.out
OBJS = xuxu.o 
$(BIN): $(OBJS)
    @echo "start compiling..."
    @echo $(CC)
    $(CC) -o $(BIN) $(OBJS)
    @echo "compile done"
xuxu.o: xuxu.c
    $(CC) -c -o xuxu.o xuxu.c
clean:
    rm -f $(BIN) $(OBJS)

(注意用Tab键代替空格)

• make一下：
  
  此时我们发现，出现了错误指令，并且对应的文件夹中，并未生成“xuxu”文件

• 解决办法：

g++ `pkg-config --cflags opencv` -o xuxu xuxu.c `pkg-config --libs opencv`

• 再此输出结果：

make
./xuxu

可以看出：改用make+makefile方式编译上述程序，也可以达到相应的图像处理结果！

3. 使用opencv库编写打开摄像头压缩视频的程序

3.1 下载cheese

$ sudo apt-get install cheese

3.2 检查摄像头

1. 摄像头图标要高亮：
   
2. 运行命令: lsusb 查看usb设备列表中是否有摄像头型号
   
   提示： 如果打开笔记本摄像头不出错，但出现一片黑屏，这依然是VM虚拟机设置问题，把usb2.0 换成usb3.0，或者相反操作，重启虚拟机，如此，反复若干次，终能解决。

3.3 创建test2.cpp文件

• 在opencv-3.4.11下创建一个文件夹，创建test2.cpp：

$ cd opencv-3.4.11
$ touch test2.cpp
$ gedit test2.cpp

• 写入如下代码：

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;
int main()
{
VideoCapture capture(0);
while(1)
{
Mat frame;
capture >> frame;
imshow("读取视频帧",frame);
waitKey(30);
}
system("pause");
return 0;
}

3.4 编译运行test2.cpp文件

• 编译：

$ g++ test2.cpp -o test2 `pkg-config --cflags --libs opencv`

• 运行：

$ ./test2

• 运行结果：
  
  成功打开摄像头 如要关闭可以用Ctrl+c

3.5 问题回答

• 如果要求打开你硬盘上一个视频文件来播放，请问示例代码1第7行代码如何修改？
  答：如果要求打开硬盘上一个视频文件来播放，可将程序中的语句改为 cpp VideoCapture capture(“name.mp4”)其中“name.mp4”为视频名字

示例代码：

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;
int main()
{
	//从摄像头读取视频
	VideoCapture capture("man.mp4");//VideoCapture capture(0)；打开man.mp4视频文件
	//循环显示每一帧
	while(1){
		Mat frame;//定义一个Mat变量，用于存储每一帧的图像
		capture >> frame;//读取当前帧
		if(frame.empty())//播放完毕，退出
			break;
		imshow("读取视频帧",frame);//显示当前帧
		waitKey(30);//掩饰30ms
	}
	system("pause");
	return 0;
}

• 在示例代码1第9行的while循环中，Mat是一个什么数据结构？ 为什么一定要加一句waitKey延时代码，删除它行不行？
  答：while循环体中的 Mat 数据结构其实是一个点阵，对应图像上的每一个点，点的集合形成了一帧图像。语句：waitKey(30) ，中的参数单位是 ms 毫秒，也就是每一帧间隔 30ms，该语句时不能删除的，否则会执行错误，无法播放视频或录制视频。

• 示例代码1代码会在while循环中一直运行，你如果试图用鼠标关闭图像显示窗口，会发现始终关不掉。需要用键盘Ctrl+C 强制中断程序，非常不友好。如何改进？

改进代码如下：

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;
int main()
{
VideoCapture capture(0);
while(1)
{
Mat frame;
capture >> frame;
imshow("读取视频帧",frame);
if(frme.empt())//
{
break;
}//
waitKey(30);
}
system("pause");
return 0;
}

还有一种改进版代码 （可打开摄像头采集图像并保存）：

#include<iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include<opencv2/core/core.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
using namespace cv;
using namespace std;
int main()
{
	//打开电脑摄像头
	VideoCapture cap(0);
	if (!cap.isOpened())
	{
		cout << "error" << endl;
		waitKey(0);
		return 0;
	}

	//获得cap的分辨率
	int w = static_cast<int>(cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH));
	int h = static_cast<int>(cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT));
	Size videoSize(w, h);
	VideoWriter writer("RecordVideo.avi", CV_FOURCC('M', 'J', 'P', 'G'), 25, videoSize);
	
	Mat frame;
	int key;//记录键盘按键
	char startOrStop = 1;//0  开始录制视频； 1 结束录制视频
	char flag = 0;//正在录制标志 0-不在录制； 1-正在录制

	while (1)
	{
		cap >> frame;
		key = waitKey(100);
		if (key == 32)//按下空格开始录制、暂停录制   可以来回切换
		{
			startOrStop = 1 - startOrStop;
			if (startOrStop == 0)
			{
				flag = 1;
			}
		}
		if (key == 27)//按下ESC退出整个程序，保存视频文件到磁盘
		{
			break;
		}

		if (startOrStop == 0 && flag==1)
		{
			writer << frame;
			cout << "recording" << endl;
		}
		else if (startOrStop == 1)
		{
			flag = 0;
			cout << "end recording" << endl;
			
		}
		imshow("picture", frame);
	}
	cap.release();
	writer.release();
	destroyAllWindows();
        return 0;
}

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总结

以上就是今天要讲的全部内容，主要介绍了怎样安装opencv，如何用opencv编译程序打开一个图片或者摄像头等，这为之后的人脸识别系统打了基础。虽然练习过程中，遇到了许多问题，但是通过询问老师和自己查阅资料，最后终于解决了问题，成功完成了任务。同时也期待大家能够积极留言，指出我存在的问题，谢谢！

参考文献：
https://blog.csdn.net/Tosharapova/article/details/109241448?spm=1001.2014.3001.5502
https://blog.csdn.net/public669/article/details/99044895