1. opencv简介

OpenCV全称是Open Source Computer Vision Library,直译就是”开源计算机视觉库”。

OpenCV由一系列C函数C++类构成,拥有包括500多个C函数的跨平台的中高层API。

因为机器视觉和机器学习密切相关,所以OpenCV还提供MLL(Machine Learning library)机器学习库,主要用于统计方面的模式识别和聚类(clustering)。

OpenCV可用于解决如下领域的问题:

  • 人机交互
  • 物体识别
  • 图像分区
  • 人脸识别
  • 动作识别
  • 运动跟踪
  • 机器人

2. opencv3.1.0的下载

首先我们需要下载opencv,下载地址:http://opencv.org/

opencv计算机视觉项目实战 pdf opencv3计算机视觉pdf_计算机视觉


进入以后选择相应版本进行下载,我下载的是opencv3.1.0

opencv计算机视觉项目实战 pdf opencv3计算机视觉pdf_OpenCV_02


注:再下载页面我们发现有alpha版本、beta版本、rc版本。alpha版是内部测试版,beta版是公开测试版,rc版是(Release Candidate)候选版本。

3. opencv3.1.0的文件结构

安装好opencv后,进入到opencv的文件夹,可以看到

opencv计算机视觉项目实战 pdf opencv3计算机视觉pdf_计算机视觉_03

3.1. build文件夹

首先我们进入build文件夹,可以看到

opencv计算机视觉项目实战 pdf opencv3计算机视觉pdf_计算机视觉_04


其中etc文件夹存放的是训练好的分类器进入include目录后,可以看到有opencv和opencv2这两个文件夹。在opencv这个文件夹中包含着旧版的头文件,而opencv2这个文件夹包含新版opencv2系列的头文件。我们重点关注opencv2文件。

opencv计算机视觉项目实战 pdf opencv3计算机视觉pdf_opencv_05


我们可以看到除了与各模块组件相关的头文件,另外有四个头文件cvconfig.h

opencv.hpp opencv_modules.hpp world.hpp

其中cvconfig.h用于编译选项开关,可配置第三方库的支持。

打开opencv_modules.hpp可发现其定义了OpenCV2所有组件的宏,可用于编译选项开关,配置opencv内部模块的裁剪。

打开opencv.hpp,发现其包含了opencv所有的头文件,具体如下:

opencv计算机视觉项目实战 pdf opencv3计算机视觉pdf_OpenCV_06


即包含opencv.hpp即可包含所有模块组件的头文件。

world.hpp:???

3.2. source文件夹

打开source文件夹,我们可以看到

opencv计算机视觉项目实战 pdf opencv3计算机视觉pdf_头文件_07

3.3. opencv的组件构成

接下来我们主要介绍opencv的各个组件及其功能:
【core】 ——核心功能模块,包含如下内容:

  • OpenCV基本数据结构
  • 动态数据结构
  • 绘图函数
  • 数组操作相关函数
  • 辅助功能与系统函数和宏
  • 与OpenGL的互操作

【highgui】 ——也就是high gui,高层GUI图形用户界面,包含媒体的I / O输入输出,视频捕捉、图像和视频的编码解码、图形交互界面的接口等内容

【imgproc】 ——Image和Processing这两个单词的缩写组合。图像处理模块,这个模块包含了如下内容:

  • 线性和非线性的图像滤波
  • 图像的几何变换
  • 其它(Miscellaneous)图像转换
  • 直方图相关
  • 结构分析和形状描述
  • 运动分析和对象跟踪
  • 特征检测
  • 目标检测等内容

【calib3d】 ——其实就是就是Calibration(校准)加3D这两个词的组合缩写。这个模块主要是相机校准和三维重建相关的内容。基本的多视角几何算法,单个立体摄像头标定,物体姿态估计,立体相似性算法,3D信息的重建等等。

【features2d】 ——也就是Features2D, 2D功能框架 ,包含如下内容:

  • 特征检测和描述
  • 特征检测器(Feature Detectors)通用接口
  • 描述符提取器(Descriptor Extractors)通用接口
  • 描述符匹配器(Descriptor Matchers)通用接口
  • 通用描述符(Generic Descriptor)匹配器通用接口
  • 关键点绘制函数和匹配功能绘制函数

【flann】 —— Fast Library for Approximate Nearest Neighbors,高维的近似近邻快速搜索算法库,包含两个部分:

  • 快速近似最近邻搜索
  • 聚类

【ml】 ——Machine Learning,机器学习模块, 基本上是统计模型和分类算法,包含如下内容:

  • 统计模型 (Statistical Models)
  • 一般贝叶斯分类器 (Normal Bayes Classifier)
  • K-近邻 (K-NearestNeighbors)
  • 支持向量机 (Support Vector Machines)
  • 决策树 (Decision Trees)
  • 提升(Boosting)
  • 梯度提高树(Gradient Boosted Trees)
  • 随机树 (Random Trees)
  • 超随机树 (Extremely randomized trees)
  • 神经网络 (Neural Networks)

【objdetect】 ——目标检测模块,包含Cascade Classification(级联分类)和Latent SVM这两个部分。

【photo】 ——也就是Computational Photography,包含图像修复和图像去噪两部分

【stitching】 ——images stitching,图像拼接模块,包含如下部分:

  • 拼接流水线
  • 特点寻找和匹配图像
  • 估计旋转
  • 自动校准
  • 图片歪斜
  • 接缝估测
  • 曝光补偿
  • 图片混合

【superres】 ——SuperResolution,超分辨率技术的相关功能模块

【video】 ——视频分析组件,该模块包括运动估计,背景分离,对象跟踪等视频处理相关内容。

【Videostab】 ——Video stabilization,视频稳定相关的组件,官方文档中没有多作介绍,不管它了

【imgcodecs】——负责各种格式的图片的读写,这个模块是从以前的 highgui 中剥离的。

【shape】——形状匹配算法模块。用于描述形状、比较形状

【Videoio】——负责视频文件的读写,也包括摄像头、Kinect 等的输入。

4. 总结

在对OpenCV的模块架构及文件结构有一定的认识之后,可以发现OpenCV其实就是多个模块做合起来的一个SDK(Software Development kit,软件开发工具包)而已。在后面的学习中,我们可以根据自己的需要,选择不同的模块进行深入学习。

5. 参考资料

《OpenCV3编程入门》 毛星云 冷雪飞 等编著


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