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OpenCV 常用的七個示例:從讀取到人臉檢測(Python版)

來源: 責(zé)編: 時間:2023-11-30 09:28:18 284觀看
導(dǎo)讀OpenCVOpenCV是計算機視覺領(lǐng)域最流行的庫之一。它最初是用 C 和 C++ 編寫的。現(xiàn)在也可以在 Python 中使用。它最初是由英特爾開發(fā)的。該庫是一個跨平臺的開源庫。免費使用。OpenCV 庫是一個高度優(yōu)化的庫,其主要重點是

OpenCV

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OpenCV是計算機視覺領(lǐng)域最流行的庫之一。它最初是用 C 和 C++ 編寫的。現(xiàn)在也可以在 Python 中使用。它最初是由英特爾開發(fā)的。該庫是一個跨平臺的開源庫。免費使用。OpenCV 庫是一個高度優(yōu)化的庫,其主要重點是實時應(yīng)用程序。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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OpenCV 庫是2500多個優(yōu)化算法的組合。它可以用來檢測和識別不同的人臉,在圖像中或?qū)崟r識別物體,使用視頻和網(wǎng)絡(luò)攝像頭分類不同的人類行為,跟蹤攝像機的運動,跟蹤像汽車、人類等移動物體,實時計數(shù)物體,將圖像拼接在一起產(chǎn)生高分辨率圖像,從圖像數(shù)據(jù)庫中找到類似的圖像,從使用閃光燈拍攝的圖像中去除紅眼,提高圖像質(zhì)量,跟蹤眼球運動,跟蹤人臉等b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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它擁有大約4.7萬活躍用戶社區(qū),估計下載量超過1800萬次。許多大公司,如谷歌,亞馬遜,特斯拉,微軟,本田等使用OpenCV,使他們的產(chǎn)品更好,更智能。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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先決條件

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在開始編寫代碼之前,我們需要在我們的設(shè)備上安裝 OpenCV 。如果你是專業(yè)的編程人員并且知道每一個 IDE,那么去 Pycharm 并且在設(shè)置中從它的包管理器中安裝 OpenCV-python。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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如果您是初學(xué)者或中級程序員,或者只是想關(guān)注該博客,那么我們將使用代碼編輯器而不是IDE。只需轉(zhuǎn)到Visual Studio Code網(wǎng)站并根據(jù)您的操作系統(tǒng)下載最新版本即可。現(xiàn)在,我們將創(chuàng)建一個虛擬環(huán)境,在其中將安裝 OpenCV。打開終端,然后使用cd定位到桌面。使用名為opencv的mkdir創(chuàng)建一個文件夾然后在以下命令中運行。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

python -m venv env

現(xiàn)在使用 env/scripts/activate 命令激活環(huán)境,你會看到在 C:/Users/username/Desktop/opencv 前出現(xiàn)一個帶小括號的 (env)。現(xiàn)在只需使用 pip 安裝 OpenCV。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

pip install opencv-python

我們將在這個博客中涵蓋7個主題:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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  • 讀、寫和展示一個圖像
  • 讀取視頻與集成網(wǎng)絡(luò)攝像頭
  • 縮放和裁剪圖像
  • 使用函數(shù)的基本圖像濾波器
  • 繪制不同的形狀
  • 在圖像上寫文字
  • 檢測和裁剪人臉

1.讀、寫和展示一個圖像

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為了使用 OpenCV 讀取圖像,我們使用函數(shù) imread() ,為了顯示圖像,我們使用函數(shù) imshow() ,為了寫入圖像,我們使用函數(shù) imwrite()。讓我們看看每一個的語法。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

imread():b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

img = cv2.imread("PATH_TO_IMAGE.jpg/png")Exampleimg = imread("images/dog0.jpg")

imshow():b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

cv2.imshow("WINDOW NAME",IMG_VAR)Exampleimshow("Dog Image",img)

imwrite():b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

cv2.imwrite(FILENAME, IMAGE)filename: A string representing the file name. The filename must include image format like .jpg, .png, etc.image: It is the image that is to be saved.Examplecv2.imwrite('images/img',img)

.讀取視頻與集成網(wǎng)絡(luò)攝像頭

讀取視頻文件與讀取 OpenCV 中的圖像文件非常相似。不同之處在于我們使用 cv2.videocapture()b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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語法:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

video = cv2.VideoCapture("FILEPATH.mp4")Examplevideo = cv2.VideoCapture("video/dog/dog.mp4")

視頻是許多幀圖像在一起的集合,每一幀都是一個圖像。要使用 OpenCV 觀看視頻,我們只需要使用 while 循環(huán)顯示視頻的每一幀。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

while True:   success , img = cap.read()   cv2.imshow("Video",img)   if cv2.waitKey(1) & 0xff==ord('q'):##key 'q' will break the loop       break

為了與網(wǎng)絡(luò)攝像頭集成,我們需要傳遞網(wǎng)絡(luò)攝像頭的端口值,而不是路徑到視頻。如果你使用的是筆記本電腦,沒有連接任何外部攝像頭,那么簡單地傳遞0,如果你連接了任何外部攝像頭,那么傳遞一個攝像頭端口值。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

cap = cv2.VideoCapture(0)cap.set(3,640)  ## Frame widthcap.set(4,480)  ## Frame Heightcap.set(10,100) ## Brightnesswhile True:   success, img = cap.read()   cv2.imshow("Video",img)   if cv2.waitKey(1) & 0xff == ord('q'):        break

3.縮放和裁剪圖像

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(1) 縮放圖像b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

縮放是一個改變圖像形狀的過程。在 Opencv,我們可以使用 resize 函數(shù)來調(diào)整圖像的形狀。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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語法:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

cv2.resize(IMG,(WIDTH,HEIGHT))IMG: image which we want to resizeWIDTH: new width of the resize imageHEIGHT: new height of the resize imageExamplecv2.resize(img,(224,224))

要調(diào)整圖像的大小,我們首先需要知道圖像的形狀。我們可以利用 shape 找到圖像的形狀,然后根據(jù)當(dāng)前圖像的形狀,我們可以增大或減小圖像的大小。讓我們舉個例子來看看。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

import cv2img = cv2.imread("images/img0.jpg") ##Choose any imageprint(img.shape)imgResize = cv2.resize(img,(224,224)) ##Decrease sizeimgResize2 = cv2.resize(img,(1024,1024)) ##Increase sizecv2.imshow("Image",img)cv2.imshow("Image Resize",imgResize)cv2.imshow("Image Increase size",imgResize2)print(imgResize.shape)cv2.waitKey(0)

如果您不想把圖像寬度和高度寫死,您也可以根據(jù)現(xiàn)有的形狀,然后根據(jù)比例改變圖像的寬度和高度。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

import cv2img = cv2.imread("images/img0.jpg") ##Choose any imageprint(img.shape)shape = img.shapeimgResize = cv2.resize(img,(shape[0]//2,shape[1]//2))##Decrease sizeimgResize2 = cv2.resize(img,(shape[0]*2,shape[1]*2)) ##Increase sizecv2.imshow("Image",img)cv2.imshow("Image Resize",imgResize)cv2.imshow("Image Increase size",imgResize2)print(imgResize.shape)cv2.waitKey(0)

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(2) 裁剪圖像b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

裁剪是獲取部分圖像的過程。在  OpenCV 中,我們可以通過定義裁剪后的矩形坐標(biāo)來執(zhí)行裁剪。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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imgCropped = img[y1:y2, x1:x2](x1,y1): top-left vertex(x2,y2): bottom-right vertexExampleimgCropped = img[0:100,200:200]

使用裁剪方法,讓我們嘗試從圖像中提取 Monalisa 的臉。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

import cv2img = cv2.imread("images/img0.jpg")imgCropped = img[50:250,120:330]cv2.imshow("Image cropped",imgCropped)cv2.imshow("Image",img)cv2.waitKey(0)

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您還可以使用繪畫模式來查找(x1,y1)、(x2,y2)的正確坐標(biāo)。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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這里有個小任務(wù):b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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  • 任務(wù):右鍵單擊圖像并保存它; 嘗試從圖像中獲取國王卡。
  • 提示:使用繪畫模式找到正確的坐標(biāo),最后,使用調(diào)整大小,以增加裁剪圖像的大小。

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4.使用函數(shù)的基本圖像濾波器

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我們可以在圖像上使用許多基本的濾波器,比如將圖片轉(zhuǎn)換成灰度、模糊等等。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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(1) 從 Img 到 grayb9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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為了將圖像從彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像,我們可以使用函數(shù) cv2.cvtColor,在這里我們傳遞 cv2.COLOR_BGR2GRAY 作為參數(shù)。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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語法:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

imgGray = cv2.cvtColor(IMG,cv2.CODE)IMG: Original imageCODE: Conversion code for Gray(COLOR_BGR2GRAY)ExampleimgGray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)

(2) 從 Img 到 HSVb9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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為了將圖像轉(zhuǎn)換為 HSV 顏色空間,我們可以使用函數(shù) cv2.cvtColor,這里我們傳遞 cv2.COLOR_BGR2HSV 作為參數(shù)。它主要用于目標(biāo)跟蹤。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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語法:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

imgGray = cv2.cvtColor(IMG,cv2.CODE)IMG: Original imageCODE: Conversion code for Gray(COLOR_BGR2HSV)ExampleimgHsv = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2HSV)

(3) 模糊圖像b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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模糊用于去除圖像中的噪聲,也稱為平滑。它是對圖像應(yīng)用低通濾波器的過程。在 OpenCV 中對圖像進行模糊,我們常用 GaussianBlur。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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語法:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

imgBlur = cv2.GaussianBlur(img,(sigmaX,sigmaY),kernalSize)kernalsize ? A Size object representing the size of the kernel.sigmaX ? A variable representing the Gaussian kernel standard deviation in X direction.sigmaY - same as sigmaXExmapleimgBlur = cv2.GaussianBlur(img,(3,3),0)

(4) 邊緣檢測b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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在 OpenCV 中,我們使用 Canny算子來檢測圖像中的邊緣。也有不同的邊緣檢測器,但最著名的是 Canny算子。Canny算子邊緣檢測是一種邊緣檢測算子,它使用多級算法來檢測圖像中的大范圍邊緣,是由 John F. Canny 在1986年提出的。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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語法:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

imgCanny = cv2.Canny(img,threshold1,threshold2)threshold1,threshold2:Different values of threshold different for every imagesExampleimgCanny = cv2.Canny(img,100,150)

(5) 膨脹b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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膨脹被用來增加圖像中邊緣的大小。首先,我們定義了奇數(shù)(5,5)的核矩陣大小。然后使用內(nèi)核,我們對圖像執(zhí)行膨脹。下面我們對 Canny 算子的輸出圖像進行了膨脹。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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kernel = np.ones((5,5),np.uint8) ## DEFINING KERNEL OF 5x5imgDialation = cv2.dilate(imgCanny,kernel,iterations=1) ##DIALATION

(6) 腐蝕b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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侵蝕與膨脹正好相反。該算法用于減小圖像中邊緣的大小。首先,我們定義了奇數(shù)(5,5)的核矩陣大小。然后使用內(nèi)核,我們對圖像執(zhí)行腐蝕。下面我們對 Canny 算子的輸出圖像進行腐蝕處理。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

kernel = np.ones((5,5),np.uint8) ## DEFINING KERNEL OF 5x5imgDialation = cv2.erode(imgCanny,kernel,iterations=1) ##EROSION

現(xiàn)在,在同一個程序中使用上述基本函數(shù)處理 Monalisa 圖像。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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5.繪制不同的形狀

我們可以使用 OpenCV 繪制不同的形狀,像矩形,圓形,線等。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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(1) 長方形:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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要在圖像上繪制一個矩形,我們使用 cv2.rectangle 函數(shù)。在函數(shù)中,我們將寬度、高度、 x、 y、 RGB 中的顏色、深度作為參數(shù)傳遞。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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cv2.rectangle(img,(w,h),(x,y),(R,G,B),THICKNESS)w: widthh: heightx: distance from x axisy: distance from y axisR,G,B: color in RGB form (255,255,0)THICKNESS: thickness of rectangel(integer)Examplecv2.rectangle(img,(100,300),(200,300),(255,0,255),2)

(2) 圓形:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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為了繪制一個圓形,我們使用 cv2.circle 函數(shù)。我們傳遞 x,y,半徑大小,RGB 顏色,深度作為參數(shù)。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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cv2.circle(img,(x,y),radius,(R,G,B),THICKNESS)x: distance from x axisy: distance from y axisradius: size of radius(integer)R,G,B: color in RGB form (255,255,0)THICKNESS: thickness of rectangel(integer)Examplecv2.circle(img,(200,130),90,(255,255,0),2)

(3) 直線:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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要繪制一條直線,我們使用 cv2.line 函數(shù)傳遞起始點(x1,y1)、終點(x2,y2)、 RGB 格式的顏色、深度作為參數(shù)。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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語法:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

cv2.line(img,(x1,y1),(x2,y2),(R,G,B),THICKNESS)x1,y1: start point of line (integer)x2,y2: end point of line (integer)R,G,B: color in RGB form (255,255,0)THICKNESS: thickness of rectangel(integer)Examplecv2.line(img,(110,260),(300,260),(0,255,0),3)

6.在圖像上寫文字

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在 OpenCV 中,我們有一個函數(shù) cv2.puttext,用于在特定位置在圖像上寫入文本。它以圖像、文本、 x、 y、顏色、字體、字號、粗細作為輸入?yún)?shù)。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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語法:b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

cv2.putText(img,text,(x,y),FONT,FONT_SCALE,(R,G,B),THICKNESS)img: image to put text ontext: text to put on imageX: text distance from X axisY: text distance from Y axisFONT: Type of FONT (ALL FONT TYPES)FONT_SCALE: Scale of Font(Integer)R,G,B: color in RGB form (255,255,0)THICKNESS: thickness of rectangel(integer)Examplecv2.putText(img,"HELLO",(120,250),cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX,1,(255,255,255),2)

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7.檢測和裁剪人臉

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人臉檢測在人臉識別系統(tǒng)中非常有用。在 OpenCV 中,我們有許多預(yù)先訓(xùn)練的 haar 級聯(lián)分類器可用于不同的任務(wù)。以下網(wǎng)址可以查看 OpenCV GitHub 上的分類器列表:https://github.com/opencv/opencv/tree/master/data/haarcab9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

scades。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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我們使用 haarcascade_frontalface_default.xml 分類器來檢測圖像中的人臉。它將返回圖像的四個坐標(biāo)(w,h,x,y)。使用這些坐標(biāo),我們要在臉上畫一個矩形,然后使用相同的坐標(biāo),繼續(xù)裁剪人臉。最后使用 imwrite,把裁剪后的圖像保存到目錄中。b9z28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

import cv2# Load the cascadeface_cascade = cv2.CascadeClassifier('haarcascade_frontalface_default.xml')# Read the input imageimg = cv2.imread('images/img0.jpg')# Convert into grayscalegray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)# Detect facesfaces = face_cascade.detectMultiScale(gray, 1.3, 4)# Draw rectangle around the facesfor (x, y, w, h) in faces:    cv2.rectangle(img, (x, y), (x+w, y+h), (255, 0, 0), 2)    # Cropping Face    crop_face = img[y:y + h, x:x + w]    #Saving Cropped Face    cv2.imwrite(str(w) + str(h) + '_faces.jpg', crop_face)cv2.imshow('img', img)cv2.imshow("imgcropped",crop_face)cv2.waitKey()

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