初遇 opencv

初遇 opencv

调用电脑摄像

test1.cpp 文件内容如下：

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;

int main()
{
        // 从摄像头读取视频
        VideoCapture capture(0);
        // 循环播放每一帧
        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
                imshow("读取视频帧",frame);     // 显示当前帧
                waitKey(30);    // 延时30ms
        }

        system("pause");
        return 0;
}

本代码循环条件是 1 ，意味着会一直循环显示摄像，知道使用 ctrl+c 强制退出，要想要控制程序关闭退出，只需要修改循环条件，将 waitKey() 从循环中刷新，改为判断条件，在刷新的同时接收按键信息：

// 无限循环，只能强制退出
while(1)
// 可以按键退出
while(waitKey(30) != 按键对应的键值)

打开本地视频播放

如果不是直接调用电脑的摄像设备，而是调用电脑的中的视频播放，只需要修改一下部分即可：

// 需要修改的部分
VideoCapture capture(0);
// 修改后的部分
VideoCapture("视频路径");

编译与运行

gcc 编译

gcc 编译命令如下：

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

我们是如何获取 opencv 头文件的，又是如何 lib 库文件路径的？

在上面的编译命令中，我们其实使用了一个工具 " pkg-config " ，主要有以下几个功能：

1.检查库的版本号，如果需要的库不满足要求，会打印出错误消息，避免链接错误版本的库文件，这也就是我们大多时候报错的原因

2.获得编译预处理参数，如宏定义，头文件的位置

3.获得链接参数，如库及依赖的其他库的位置，文件名及其他一些链接参数

4.自动加入所依赖的其他库

所有有了这个工具之后我们的编译就很方便了（不过在此之前你要确保你安装的OpenCV的安装链接库文件的目录下有一个 pkgconfig 文件夹，在该文件夹里面有个 opencv.pc 的文件，其实这就是 pkg-config 下 OpenCV 的配置文件）

使用 pkg-config 时，选项 --cflags 它是用来指定程序在编译时所需要头文件所在的目录,选项 --libs 则是指定程序在链接时所需要的动态链接库的目录

在上述编译过程中，实际上应该如下：

pkg-config --cflags --libs opencv-I/usr/local/include/opencv -I/usr/local/include  -L/usr/local/lib -lopencv_calib3d -lopencv_contrib -lopencv_core -lopencv_features2d -lopencv_flann -lopencv_gpu -lopencv_highgui -lopencv_imgproc -lopencv_legacy -lopencv_ml -lopencv_nonfree -lopencv_objdetect -lopencv_ocl -lopencv_photo -lopencv_stitching -lopencv_superres -lopencv_ts -lopencv_video -lopencv_videostab -lrt -lpthread -lm -ldl 

所以，如下编译可以有相同作用：

gcc main.c -I/usr/local/include/opencv -I/usr/local/include  -L/usr/local/lib -lopencv_calib3d -lopencv_contrib -lopencv_core -lopencv_features2d -lopencv_flann -lopencv_gpu -lopencv_highgui -lopencv_imgproc -lopencv_legacy -lopencv_ml -lopencv_nonfree -lopencv_objdetect -lopencv_ocl -lopencv_photo -lopencv_stitching -lopencv_superres -lopencv_ts -lopencv_video -lopencv_videostab -lrt -lpthread -lm -ldl

Makefile 编译

建立 makefile 文件内容如下：

.PHONY:clean

CXX = g++
LIBS = `pkg-config --libs opencv`
CFLAGS = `pkg-config --cflags opencv`
CPPCFLAGS = -g -std = c++11 -Werror

SRCS = test1.cpp
TARGET = test1.out
OBJS = test1.o

# 编译生成可执行文件
$(TARGET): $(OBJS)
        @echo "Start Compiling……"
        @echo $(CXX)
        $(CXX) $(INC) $(CPPFLAGS) $(OBJS) -O $(TARGET) $(LIBS)
        @echo "Compile Done!"

# 下面是顺序编译生成 .o 文件
# 每个 .c 文件都会编译生成对应的 .o 文件
# < 表示目标依赖表中的第一个依赖文件; @ 表示生成的对应的目标文件
$(OBJS):%.o:%.c
        $(CXX) $(INC) $(CPPFLAGS) -c $< -o $@ 

clean:
        -rm -r *.o $(TARGET)

编译指令如下：

make
# 编译运行后，应删除编译产生文件，以便后续再次编译，删除命令如下：
make clean

运行

直接运行可执行程序，成功调用电脑摄像头，如下图：

变量介绍

Mat

Mat 是一个类，使用的非常广泛，下面只介绍他的默认构造函数

默认构造函数

cv::Mat::Mat()

默认构造函数：生成一个矩阵并由 OpenCV 提供的函数(一般是 Mat::create() 和 cv::imread() )来分配储存空间。
Mat 类可以分为两个部分：矩阵头和指向像素数据的矩阵指针

矩阵头：包括数字图像的矩阵尺寸、存储方法、存储地址和引用次数等，矩阵头的大小是一个常数，不会随着图像的大小而改变，但是保存图像像素数据的矩阵则会随着图像的大小而改变，通常数据量会很大，比矩阵头大几个数量级。这样，在图像复制和传递过程中，主要的开销是由存放图像像素的矩阵而引起的。因此，OpenCV 使用了引用次数，当进行图像复制和传递时，不再复制整个 Mat 数据，而只是复制矩阵头和指向像素矩阵的指针，例如：

CV::Mat a
a = CV::imread("图片路径")
CV::Mat b = a

上面的a，b有各自的矩阵头，但是其矩阵指针指向同一个矩阵，也就是其中任何一个改变了矩阵数据都会影响另外一个。那么，多个 Mat 共用一个矩阵数据，最后谁来释放矩阵数据呢？

这就是引用计数的作用，当 Mat 对象每被复制一次时，就会将引用计数加1，而每销毁一个 Mat 对象（共用同一个矩阵数据）时引用计数会被减 1，当引用计数为 0 时，矩阵数据会被清理。

通俗一点来说，就是通过矩阵来读入一个图片的所有像素，然后在显示的时候，在通过矩阵还原图片的像素点，达到显示图片的效果

waitkey

waitKey函数用于显示的延迟。例如，waitKey(0) 将无限显示窗口，直到按下任意按键退出延迟事件（适用于显示图像）。如果 delay 大于0，例如，waitKey(30) 将每隔至少 30ms 显示视频的一帧图像（适用于显示视频帧），如果要按键退出，则需要将 waitKey(30) 与一个按键值（ASCII码）比较。

waitKey() 函数的功能就是在不断刷新图像，频率为 delay ，单位是 ms ，返回值为当前键盘按下的值，没有按键时返回 -1

显示图片和视频时，会在 imshow（）时，通常会在后面加上 while(cvWaitKey(n)==key) 为大于等于 0 的数即可，那么程序将在此处循环运行直到按键响应为 key 时之后继续，如果没有设置 key 值，只是设置了 waitKey ，则就会一直显示视频界面，不一会退出

delay : 为 0 时，则会一直显示这一帧，“delay”,在显示视频和摄像头时有用，用于设置在显示完一帧图像后程序等待“delay" ms 再显示下一帧视频

如果程序想响应某个按键，可利用 if(cvWaitKey(1)==Keyvalue)；经常程序里面出现 if( cvWaitKey(10) >= 0 ) 是说 10ms 中按任意键进入此 if 块

注意：在 imshow 之后如果没有 waitKey 语句则不会正常显示图像。

报错处理

编译报错

一般编译 cpp 文件的过程中会出现如下报错：

/usr/bin/ld: /tmp/ccNS2ClW.o: undefined reference to symbol '_ZNSt8ios_base4InitD1Ev@@GLIBCXX_3.4'
/usr/bin/ld: /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6: error adding symbols: DSO missing from command line
collect2: error: ld returned 1 exit status

说明缺少需要的库，只要在编译时链接所需的库文件即可，上述报错缺少的是 libstdc++ 库，直接链接库文件即可

更直接的原因是：我们所编译的文件是 cpp 文件，应该使用 g++ 进行编译，而不是使用 gcc ，如果我们要强行使用 gcc 进行编译，就需要链接 libstdc++ 的库，如果直接使用 g++ 进行编译，就没有该报错问题

运行报错

如果在运行时报错如下：

[ WARN:0] VIDEOIO(V4L2:/dev/video0): can't open camera by index
terminate called after throwing an instance of 'cv::Exception'
  what():  OpenCV(3.4.16) /home/ppqppl/文档/opencv/modules/highgui/src/window.cpp:382: error: (-215:Assertion failed) size.width>0 && size.height>0 in function 'imshow'

如果是打开图片：

尺寸都是0（前提是图片正确），说明没有读取到有效图片
根本原因是路径不正确，还有一个隐藏问题是 有中文路径

如果是打开并链接摄像：

可能是链接摄像失败，或者是电脑根本没有摄像设备

如果运行基于 Opencv 有显示图片的窗口时，在按键跳出循环时，出现如下报错：

Failed to load module "canberra-gtk-module"

不必担心，只是缺少 module ，安装对应的 module 即可：

 sudo apt-get install libcanberra-gtk-module

用手机充当电脑摄像

如果电脑在 Ubuntu 环境下而且没有摄像头，又需要使用摄像，那该怎么办？

最简单的办法就是在手机和电脑上同时安装 DroidCam ，可以通过 WiFi/LAN 或 USB 连接手机作为摄像驱动而使用

DroidCam 驱动官网：dev-47

安装可以直接参考官网教程