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8.1 KiB
C++
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* 实验 1：图像读取与保存
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* 知识点：cv::Mat、cv::imread、cv::imwrite
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* 【实验目标】
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* 1. 理解 cv::Mat —— OpenCV 中存储图像的核心数据类型
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* 2. 学会用 cv::imread 从文件中读取图像
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* 3. 学会用 cv::imwrite 将图像保存到文件
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* 4. 养成检查图像是否读取成功的习惯
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* 【生活化比喻】
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* 把 cv::Mat 想象成一张"棋盘格纸"：
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* - 每个格子是一个"像素"（就是图像上的一个小点）
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* - 格子里填的数字代表颜色（比如 0=黑, 255=白）
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* - 整张纸就是一幅图像，OpenCV 把它存在计算机内存里
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* cv::imread 就像是"用扫描仪把一张打印好的照片扫进电脑"
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* cv::imwrite 就像是"用打印机把电脑里的图打印出来"
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// 包含 OpenCV 核心头文件
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// opencv.hpp 是一个"总头文件"，包含了 OpenCV 所有常用模块
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// 这是最方便的写法，学习阶段推荐使用
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#include <opencv2/opencv.hpp>
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// 包含标准输入输出流，用于打印信息到终端
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#include <iostream>
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// main 函数 —— 所有 C++ 程序的入口点
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// argc 是命令行参数个数，argv 是参数内容数组
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// 在本实验中我们不使用命令行参数，所以参数名可以省略
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int main()
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// 第一部分：生成一张测试图片
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// 为什么先生成一张图片而不是直接读取？
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// 因为我们要确保每个同学都能运行成功，不依赖任何外部图片文件
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// 等学会读取之后，你可以把自己的照片放到这个文件夹里来测试！
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// cv::Mat(行数, 列数, 类型, 颜色值) —— 创建一个矩阵/图像
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// - 480：图像高度 480 像素（行数），也就是垂直方向有 480 个点
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// - 640：图像宽度 640 像素（列数），也就是水平方向有 640 个点
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// - CV_8UC3：每个像素用 8 位无符号整数 × 3 个通道表示
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// - 8U = 8-bit Unsigned（取值范围 0~255）
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// - C3 = 3 个通道（Channel），也就是 B（蓝）、G（绿）、R（红）
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// - 所以每个像素需要 3 个字节来存储颜色信息
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// - cv::Scalar(255, 255, 255)：Scalar 是一个四元组 (B, G, R, Alpha)
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// - 这里 (255,255,255) 就是纯白色（B=255, G=255, R=255）
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// 注意 OpenCV 的颜色顺序是 BGR，不是我们常见的 RGB！
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// 这是历史原因造成的，记住就好：OpenCV 里永远是 BGR 顺序
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std::cout << "[步骤 1] 正在生成一张 640x480 的彩色测试图片..." << std::endl;
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cv::Mat canvas(480, 640, CV_8UC3, cv::Scalar(50, 50, 50)); // 深灰色背景
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// 在画布上画一些彩色图形，让图片看起来有趣
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// cv::circle(图像, 圆心, 半径, 颜色, 线宽) —— 画圆
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// 圆心用 cv::Point(x, y) 表示，注意 x 是水平方向（列），y 是垂直方向（行）
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// 线宽 = -1 表示填充整个圆（实心圆）
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cv::circle(canvas, cv::Point(150, 120), 80, cv::Scalar(255, 0, 0), -1); // 蓝色实心圆（B=255）
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cv::circle(canvas, cv::Point(320, 120), 80, cv::Scalar(0, 255, 0), -1); // 绿色实心圆（G=255）
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cv::circle(canvas, cv::Point(490, 120), 80, cv::Scalar(0, 0, 255), -1); // 红色实心圆（R=255）
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// cv::rectangle(图像, 左上角, 右下角, 颜色, 线宽) —— 画矩形
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// 线宽 = 3 表示空心矩形，边框宽度为 3 像素
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cv::rectangle(canvas, cv::Point(100, 280), cv::Point(540, 440),
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cv::Scalar(0, 255, 255), 3); // 黄色空心矩形（B=0, G=255, R=255）
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// cv::putText(图像, 文字, 起始位置, 字体, 字号, 颜色, 线宽) —— 写文字
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cv::putText(canvas, "OpenCV Experiment 1", cv::Point(130, 350),
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cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1.0, cv::Scalar(255, 255, 255), 2); // 白色文字
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// 将生成的图片保存为文件
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// cv::imwrite(文件路径, 图像矩阵) —— 把内存中的图像写入磁盘
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// 返回值是 bool 类型：true 表示保存成功，false 表示失败
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// 文件格式由扩展名决定，这里 .jpg 表示用 JPEG 格式压缩保存
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bool write_ok = cv::imwrite("test_image.jpg", canvas);
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if (write_ok)
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{
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std::cout << " -> 测试图片已保存为 test_image.jpg" << std::endl;
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}
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else
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{
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std::cerr << " [错误] 保存测试图片失败！" << std::endl;
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return -1; // 返回 -1 表示程序异常退出
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}
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// 第二部分：读取图片
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std::cout << "[步骤 2] 正在读取 test_image.jpg..." << std::endl;
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// cv::imread(文件路径, 读取模式) —— 从磁盘读取图像到内存
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// 返回值是一个 cv::Mat 对象，包含了图像的像素数据
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//
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// 读取模式（第二个参数）：
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// cv::IMREAD_COLOR = 1 ：始终读取为 3 通道彩色图（默认值）
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// cv::IMREAD_GRAYSCALE = 0 ：始终读取为单通道灰度图
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// cv::IMREAD_UNCHANGED = -1 ：保持原样（包括 Alpha 透明通道）
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//
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// 这里使用 cv::IMREAD_COLOR 确保读进来是彩色图像
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cv::Mat image = cv::imread("test_image.jpg", cv::IMREAD_COLOR);
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// 【极其重要】检查图像是否读取成功！
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// image.empty() 返回 true 表示 Mat 对象中没有数据
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// 常见失败原因：
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// 1. 文件名写错了（大小写、拼写错误）
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// 2. 文件不在程序运行的当前目录下
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// 3. 文件损坏或格式不支持
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// 养成好习惯：每次 imread 之后都要检查 empty()！
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if (image.empty())
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{
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std::cerr << "[错误] 无法读取图像！请检查：" << std::endl;
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std::cerr << " 1. test_image.jpg 是否在当前目录下？" << std::endl;
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std::cerr << " 2. 文件名是否正确（注意大小写）？" << std::endl;
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return -1; // 返回 -1 表示程序因错误退出
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}
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// 打印图像的基本信息
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// image.rows —— 图像高度（行数，垂直像素数）
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// image.cols —— 图像宽度（列数，水平像素数）
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// image.channels() —— 通道数（彩色=3，灰度=1）
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// image.type() —— 像素数据类型编号
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std::cout << " -> 读取成功！图像信息：" << std::endl;
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std::cout << " 宽度 (cols): " << image.cols << " 像素" << std::endl;
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std::cout << " 高度 (rows): " << image.rows << " 像素" << std::endl;
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std::cout << " 通道数: " << image.channels() << " (3=彩色, 1=灰度)" << std::endl;
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// 第三部分：保存读到的图片（验证读取无误）
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std::cout << "[步骤 3] 正在保存为 output.jpg..." << std::endl;
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// 把读到的图像原封不动地保存为新文件
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// 这样可以验证"读取 → 保存"整个流程是否正常
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bool save_ok = cv::imwrite("output.jpg", image);
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if (save_ok)
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{
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std::cout << " -> 图片已成功保存为 output.jpg" << std::endl;
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std::cout << " -> 请在 Windows 资源管理器中打开该文件查看结果！" << std::endl;
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}
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else
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{
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std::cerr << " [错误] 保存图片失败！请检查磁盘空间和写入权限。" << std::endl;
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return -1;
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}
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// 总结
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std::cout << std::endl;
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std::cout << "===== 实验 1 完成 =====" << std::endl;
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std::cout << "你学会了：" << std::endl;
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std::cout << " 1. cv::Mat 是 OpenCV 存储图像的数据类型" << std::endl;
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std::cout << " 2. cv::imread() 从文件读取图像" << std::endl;
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std::cout << " 3. cv::imwrite() 将图像写入文件" << std::endl;
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std::cout << " 4. 读取后一定要检查 empty()" << std::endl;
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// return 0 表示程序正常结束
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return 0;
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}
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