2013-10-25

[OpenCV]影像處理API－OpenCV介紹與安裝教學（OpenCV2.4.x在VS2012）

293765
0
C/C++
2013-11-29

各位是否有時候會想要對拍下來的圖片做一些處理，如簡單的縮放、翻轉、顏色修改甚至是加入一些特效到圖片上如馬賽克，或是做人臉識別、微笑識別、車牌識別、行人偵測等等等許多相關的需求呢？

那麼這邊就跟各位介紹一下這個好用方便的開發API－OpenCV

前言

各位是否有時候會想要對拍下來的圖片做一些處理，如簡單的縮放、翻轉、顏色修改甚至是加入一些特效到圖片上如馬賽克，或是做人臉識別、微笑識別、車牌識別、行人偵測等等等許多相關的需求呢？

那麼這邊就跟各位介紹一下這個好用方便的開發API－OpenCV

OpenCV介紹

OpenCV（Open Source Computer Vision）是一個包含許多電腦視覺相關演算處理的開放原始碼Library，並且OpenCV可以在Android、ios上開發，支援的程式語言也有C/C++，Java，Python

電腦視覺這門領域主要研究如何讓機器「看」這個世界，了解這個世界能夠解讀影像的涵義與訊息。

學習電腦視覺會需要其他領域的知識，如：影像處理、機器學習、資訊檢索、模式識別、統計學、線性代數等許多領域的知識。

另外在電腦視覺的領域中包含以下幾項分支：

場景重建，事件監測，目標跟蹤，目標識別，機器學習，索引建立，圖像恢復

場景重建（Scene Reconstruction）：試著透過多張場景畫面或影片片段來重建目標的場景，場景重建主要是針對建立三維空間場景為主（立體場景）

事件偵測（Detection）：針對目標物是否在畫面中做偵測，並回應告知

識別（Recognition）：從影像中透過影像的處理與擷取影像特徵，做統計分析識別出目標物體

目標追蹤（ Tracking）：偵測影片中的目標移動物並追蹤此物體目標

影像恢復（Image restoration）：把一些不清晰的影像或模糊影像試著還原成原圖或是使影像清晰

除此之外，像是Photoshop中的影像處理也可以透過OpenCV完成。

所以如果需要處理到跟影像相關的技術就可透過OpenCV完協助。

小例子如下：

例如此圖為OpenCV官方範例的圖示－物件匹配（識別）

例如此圖為OpenCV官方範例的圖示－偵測出影像中的邊緣

在OpenCV中包含了許多不同的模組

core：包含儲存影像的資料結構、影像明亮、繪圖、檔案處理，擷取攝像頭等

imgproc：影像的處理如：翻轉縮放、灰階、二值化、邊緣偵測、值方圖等操作

video：有關影片分析的部分、影片中的物件追蹤、影片中前後影像的背景相減

calib3d：影像校正

features2d：影像特徵點擷取（也又是影像中最特別最有特色的地方如：邊緣、顏色變化明顯等），描述子表示

objdetect：物件偵測

highgui：簡單的一些視窗介面或是鍵盤輸入操作功能提供

gpu：透過gpu去處理影像

flann：高維度的特徵處理等演算法如：LSH（局部敏感雜湊）

ml：機器學習相關演算法，如分類KNN、貝式機率分類器、SVM(是SMV 筆誤感謝網友告知)，如分群Kmean

等多樣化的模組，其中也包含了其他領域的一些演算法在其中。

OpenCV安裝

發此篇文章時OpenCV已到了2.4.6版本，在2.4.x的版本基本上安裝設置步驟皆可使用(例如之前剛好有使用2.4.4與2.4.5,皆有安裝成功)，而這邊則以2.4.6為範例做安裝

1﹒進到OpenCV官方網站，並下載軟體

下載完後會有這樣一個OpenCV的官方圖示的軟體：

2.解壓縮檔案，並移動至C槽

移動到C槽是個不成文的規定，多數使用OpenCV的人都會直接放置在C槽目錄下

3﹒建立你要使用OpenCV的專案

這邊以C++的專案為例，因為我們要介紹如何在Visual Studio 2012（以下簡稱VS2012）中使用OpenCV並作開發，所以開啟VS2012，並選擇C++空專案（之後再自己加入main.cpp）

4﹒進入專案屬性，做些設定

5﹒在VC++目錄－＞include目錄中加入之後要include的openCV檔案路徑


C:\opencv\build\include\opencv
C:\opencv\build\include\opencv2
C:\opencv\build\include

這邊稍微提一下：

opencv與opencv2幾本上裡面都有包含相同的模組，唯一的差別在於說opencv是早期Opencv1.x API的檔案

裡面是以C語言的函式所編寫成，opencv2在後來2.0後才擁有，以類別的方式去編寫，有著新的呼叫與操作方式；opencv2中的檔案是使用.hpp檔案去編寫header檔，所以使用時要記得include .hpp檔

不過這部分是看開發者，使用opencv或opencv2都能完成你所想要的功能

在來如果你想要在程式撰寫include時區分出是使用哪個版本（opencv or opencv2），你也可以在這邊的include目錄單純只打上


C:\opencv\build\include

之後在程式中在如下要使用opencv2就打


#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>

或是要使用opencv就打


#include <opencv/highgui.h>

6﹒加入函式庫


C:\opencv\build\x86\vc11\lib

這邊路徑中的vc11是針對使用VS2012的版本，如果你是使用VS2010請記得換成VC10(VS2008->VC9)

7﹒在連結器(Linker)－＞輸入－＞加入相依性的檔案

這邊可以依照你要使用什麼library而引入想要使用lib檔

例如core與highgui是我等下會使用到的所以便加入進去使用(11/4 感謝網友的告知修正!,圖片明明貼正確卻手殘打錯@@)


C:\opencv\build\x86\vc11\lib\opencv_core246d.lib
C:\opencv\build\x86\vc11\lib\opencv_highgui246d.lib

要做一些影像處理便可加入


C:\opencv\build\x86\vc11\lib\opencv_imgproc246d.lib

你會看到lib檔的前面名稱尾部都帶有d這個字（如：246d），代表是使用debug時使用，如果哪天你的專案要release請記得換掉（沒有d的是release版本喔！）

8﹒加入系統環境變數，並重新開機！

電腦－＞內容－＞進階系統設定－＞環境變數，並在系統環境變數的Path值中尾部加入(vc11一樣要注意,依照你用的VS版本選擇對的vc)：


C:\opencv\build\x86\vc11\bin

並重新開機

程式碼測試－開啟攝影機為例

這邊有一小段的程式碼可以供測試，主要是用來開啟筆電攝影機或如果你的電腦有攝影機的話


#include <stdio.h>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>


using namespace cv;
using namespace std;

int main(){

    //抓取攝影機
    VideoCapture cap(0);
    //嘗試開啟攝影機
    if(!cap.isOpened()) return -1;

    //用矩陣紀錄抓取的每張frame
    Mat frame;
    //建立一個視窗,名稱為camera
    namedWindow("camera",1);
    for(;;)
    {
        //把取得的影像放置到矩陣中
        cap >> frame;
        //顯示frame到camera名稱的視窗
        imshow("frame", frame);
        if(waitKey(30) >= 0) break;
    }
    system("PAUSE");
    return 0;
}