C++ OpenCV圖像處理——理論、方法與實踐

李寧，華為HDE（HUAWEI Developer Experts），UnityMarvel創始人，開放原子基金會銀牌講師，51CTO學堂金牌講師，IT暢銷書作者。從事軟件研究和開發工作超過20年，長期從事編譯器、人工智能、Python、JavaScript、Java及跨平臺技術的研究和開發工作，曾出版《Python從菜鳥到高手》《Python爬蟲從菜鳥到高手》等40余本IT圖書。

 

目錄

 

 

第1章跨越C++OpenCV之門

 

1.1C++概述

 

1.1.1C++的由來

 

1.1.2C++的優勢

 

1.1.3編程語言中的排名

 

1.1.4C++的版本

 

1.1.5C++的應用場景

 

1.2OpenCV概述

 

1.2.1計算機視覺

 

1.2.2OpenCV的功能和特點

 

1.2.3OpenCV的發展歷程

 

1.2.4OpenCV包含的模塊

 

1.2.5OpenCV的應用場景

 

1.2.6C++與OpenCV結合的優勢

 

1.3OpenCV開發環境搭建

 

1.3.1編譯OpenCV SDK

 

1.3.2配置Visual Studio OpenCV開發環境

 

1.3.3配置QT OpenCV開發環境

 

1.4編寫第一個基於C++ OpenCV的應用

 

1.5本章小結

 

第2章圖像基礎知識

 

2.1圖像處理基礎

 

2.1.1讀取圖像

 

2.1.2顯示圖像

 

2.1.3保存圖像

 

2.1.4獲取圖像的屬性

 

2.2像素

 

2.2.1確定像素的位置

 

2.2.2讀取像素的BGR值

 

2.2.3修改像素的BGR值

 

2.3色彩空間

 

2.3.1灰度色彩空間

 

2.3.2從RGB/BGR色彩空間轉換到GRAY色彩空間

 

2.3.3RGB色彩空間的局限性

 

2.3.4適合圖像處理的HSV色彩空間

 

2.3.5RGB/BGR色彩空間與HSV色彩空間的相互轉換

 

2.4通道

 

2.4.1拆分BGR圖像中的通道

 

2.4.2拆分HSV圖像中的通道

 

2.4.3合並B通道圖像、G通道圖像和R通道圖像

 

2.4.4合並H通道圖像、S通道圖像和V通道圖像

 

2.4.5調整HSV圖像通道的值

 

2.4.6alpha通道

 

2.5本章小結

 

第3章高級圖像處理技術

 

3.1操作圖像基礎

 

3.1.1創建黑白圖像

 

3.1.2在黑色圖像內部繪制白色同心圓

 

3.1.3創建彩色圖像

 

3.1.4創建彩色雪花點圖像

 

3.1.5拼接圖像

 

3.1.6將圖像變成2×2的網格

 

3.2圖像像素的操作

 

3.2.1尋找圖像像素的最大值和最小值

 

3.2.2計算圖像均值和標準差

 

3.3圖像之間的像素操作

 

3.3.1兩幅圖像的比較運算

 

3.3.2比較兩幅圖像

 

3.3.3使用掩模和cv::min()函數截圖

 

3.3.4顯示紅色圖像

 

3.3.5兩幅圖像的位運算

 

3.4圖像二值化

 

3.5多閾值比較與LUT

 

3.6圖像連接和圖像變換

 

3.6.1圖像尺寸變換

 

3.6.2圖像翻轉變換

 

3.6.3圖像仿射變換

 

3.6.4圖像透視變換

 

3.6.5極坐標變換

 

3.7感興趣區域

 

3.8圖像金字塔

 

3.8.1高斯金字塔

 

3.8.2拉普拉斯金字塔

 

3.9本章小結

 

第4章繪制圖形

 

4.1使用不同粗細和顏色的直線繪制“王”字

 

4.2繪制嵌套矩形

 

4.3繪制圓形

 

4.3.1繪制彩色同心圓

 

4.3.2動態隨機彩色實心圓

 

4.3.3粒子爆炸

 

4.4繪制橢圓形的眼睛

 

4.5繪制五角星

 

4.6繪制文本

 

4.6.1用不同字體繪制文字“OpenCV”

 

4.6.2繪制鏡像中文效果

 

4.6.3圖像上的旋轉縮放文字

 

4.7本章小結

 

第5章直方圖

 

5.1直方圖的計算和繪制

 

5.1.1計算和繪制灰度圖像的直方圖

 

5.1.2繪制簡單的直方圖

 

5.1.3計算和繪制彩色圖像的直方圖

 

5.22D直方圖

 

5.3直方圖的操作

 

5.3.1直方圖歸一化

 

5.3.2直方圖比較

 

5.3.3直方圖均衡化

 

5.3.4直方圖匹配

 

5.3.5直方圖反向投影

 

5.4圖像模板匹配

 

5.5本章小結

 

第6章圖像濾波

 

6.1圖像卷積

 

6.2生成圖像噪聲

 

6.2.1椒鹽噪聲

 

6.2.2高斯噪聲

 

6.2.3泊松噪聲

 

6.2.4條紋噪聲

 

6.3線性濾波

 

6.3.1均值濾波

 

6.3.2高斯濾波

 

6.3.3可分離濾波

 

6.4非線性濾波

 

6.4.1中值濾波

 

6.4.2雙邊濾波

 

6.5本章小結

 

第7章圖像形態學操作

 

7.1像素距離與連通域

 

7.1.1計算像素距離

 

7.1.2連通域分析

 

7.2腐蝕與膨脹

 

7.2.1腐蝕

 

7.2.2膨脹

 

7.3形態學操作

 

7.3.1開運算

 

7.3.2閉運算

 

7.3.3形態學梯度運算

 

7.3.4頂帽運算

 

7.3.5黑帽運算

 

7.3.6擊中擊不中變換

 

7.3.7圖像細化

 

7.4本章小結

 

第8章圖形檢測

 

8.1形狀檢測

 

8.1.1直線檢測

 

8.1.2直線擬合

 

8.1.3圓形檢測

 

8.2圖像的輪廓

 

8.2.1繪制幾何圖像的輪廓

 

8.2.2繪制人物肖像的輪廓

 

8.2.3輪廓面積

 

8.2.4輪廓長度

 

8.2.5輪廓外接矩形

 

8.2.6輪廓外接多邊形

 

8.2.7點到輪廓的距離

 

8.2.8凸包檢測

 

8.2.9Canny邊緣檢測

 

8.3矩的計算

 

8.3.1空間矩和中心矩

 

8.3.2Hu矩

 

8.3.3使用Hu矩識別字母

 

8.4點集擬合

 

8.5二維碼檢測

 

8.6本章小結

 

第9章模板匹配

 

9.1模板匹配函數

 

9.2在圖像中尋找目標

 

9.3挑出重復的圖像

 

9.4找到圖像中所有相似的目標

 

9.5在圖像上搜索多組相同的目標

 

9.6統計北京地鐵站的站點數量

 

9.7本章小結

 

第10章圖像分析與修復

 

10.1傅裏葉變換

 

10.1.1離散傅裏葉變換

 

10.1.2通過傅裏葉變換計算卷積

 

10.1.3使用離散余弦變換添加水印

 

10.2積分圖像

 

10.3圖像分割

 

10.3.1浸水填充法

 

10.3.2分水嶺法

 

10.3.3GrabCut法

 

10.3.4MeanShift法

 

10.4去除照片上的劃痕

 

10.5本章小結

 

第11章特征點檢測與匹配

 

11.1角點檢測

 

11.1.1繪制關鍵點

 

11.1.2Harris角點檢測與繪制

 

11.1.3ShiTomasi角點檢測與繪制

 

11.1.4亞像素級別角點檢測與繪制

 

11.2特征點檢測

 

11.2.1關鍵點和描述子

 

11.2.2SIFT特征點檢測

 

11.2.3ORB特征點檢測

 

11.3特征點匹配與繪制

 

11.3.1暴力匹配與繪制

 

11.3.2FLANN匹配

 

11.3.3RANSAC匹配

 

11.4本章小結

 

第12章視頻處理

 

12.1控制攝像頭

 

12.1.1拍照

 

12.1.2錄制視頻

 

12.1.3錄制彩色與灰度混合的視頻

 

12.2播放視頻文件

 

12.3獲取視頻文件的屬性

 

12.4本章小結

 

第13章人臉識別

 

13.1級聯分類器

 

13.2分析人臉的位置

 

13.3戴墨鏡特效

 

13.4識別眼睛

 

13.5識別貓臉

 

13.6本章小結

 

第14章項目實戰： 圖像加密和解密

 

14.1加密和解密原理

 

14.2對整幅圖像加密和解密

 

14.3ROI方式臉部打碼和解碼

 

14.4本章小結

 

第15章項目實戰： 答題卡識別

 

15.1識別單道題目

 

15.2檢索答題卡的外輪廓

 

15.3對答題卡進行傾斜校正與裁邊處理

 

15.4對答題卡進行反二值化處理

 

15.5找到答題卡內所有的選項輪廓

 

15.6識別整張答題卡

 

15.7本章小結