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OpenCV第二阶段 #9

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第二阶段：OpenCV 基础

1. OpenCV 安装与配置

目标：

内容：

实践：

1.1 安装 OpenCV

方式一：使用包管理器安装（以Ubuntu为例）
sudo apt update
sudo apt install libopencv-dev
方式二：从源码编译
# 安装依赖项
sudo apt update
sudo apt install build-essential cmake git pkg-config libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev libjasper-dev libeigen3-dev

# 下载OpenCV源码
git clone https://github.com/opencv/opencv.git
cd opencv
mkdir build
cd build

# 配置CMake并编译
cmake ..
make -j4
sudo make install

1.2 配置CMake以使用OpenCV

设置C++标准

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

设置OpenCV的路径（根据安装路径调整）

find_package(OpenCV REQUIRED)

添加可执行文件

add_executable(OpenCVExample main.cpp)

链接OpenCV库

target_link_libraries(OpenCVExample ${OpenCV_LIBS})


## 2. 图像读取与显示
### 目标 :
- 学会使用OpenCV读取、显示和保存图像。

### 内容：
- ` cv::imread ` 和 ` cv::imshow ` 函数
- 图像格式和颜色空间

### 实践：
#### 2.1 读取并显示图像
- 使用 ` cv::imread ` 读取图像，并使用 ` cv::imshow ` 显示图像。
``` cpp
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

int main() {
    // 读取图像（默认以BGR格式读取）
    cv::Mat image = cv::imread("example.jpg");

    // 检查图像是否成功读取
    if (image.empty()) {
        std::cerr << "Could not open or find the image!" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 显示图像
    cv::imshow("Display Image", image);

    // 0为等待用户按键，也可以创建延时，你们懂
    cv::waitKey(0);

    // 销毁所有窗口
    cv::destroyAllWindows();

    return 0;
}
解释：

2.2 将图像保存到文件

实践：

3.1 将彩色图像转换为灰度图像

3.2 图像缩放和旋转

// 显示缩放后的图像 cv::imshow("Resized Image", resizedImage);

// 旋转图像 cv::Mat rotatedImage; cv::Point2f center(resizedImage.cols / 2, resizedImage.rows / 2); // 旋转中心 cv::Mat rotationMatrix = cv::getRotationMatrix2D(center, 45, 1); // 旋转45度，缩放因子为1 cv::warpAffine(resizedImage, rotatedImage, rotationMatrix, resizedImage.size()); // 执行旋转变换

// 显示旋转后的图像 cv::imshow("Rotated Image", rotatedImage); cv::waitKey(0);

##### 解释：
 - ` cv::resize ` ：用于调整图像大小， ` cv::Size(300, 300) ` 表示缩放到300x300的尺寸。
 - ` cv::getRotationMatrix2D(center, angle, scale) ` ：生成一个旋转矩阵， ` center ` 是旋转中心， ` angle ` 是旋转角度， ` scale ` 是缩放因子。
-  ` cv::warpAffine ` ：使用仿射变换矩阵对图像进行旋转。

### 3.3 像素操作
 - ` OpenCV ` 允许直接访问和修改图像的像素值。通过 ` cv::Mat ` 对象可以访问图像的每个像素。
``` cpp
// 访问图像的第(100,100)个像素
cv::Vec3b color = image.at<cv::Vec3b>(100, 100);  // BGR顺序，这很细节
std::cout << "Pixel at (100, 100): " 
          << "Blue: " << (int)color[0] << " "
          << "Green: " << (int)color[1] << " "
          << "Red: " << (int)color[2] << std::endl;

// 修改图像的某个像素值
image.at<cv::Vec3b>(100, 100) = cv::Vec3b(0, 255, 0);  // 将该像素修改为绿色
cv::imshow("Modified Image", image);
cv::waitKey(0);
解释：

拓展

关于我们会用到的编程思想：面向对象编程。

面向对象编程与C++中的面向对象

1. 面向对象编程（OOP）的概述

什么是面向对象编程？

面向对象编程（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种程序设计范式，它通过对象来组织程序结构。每个对象代表了程序中的一个实体，它将数据和操作这些数据的方法结合在一起，形成了“类”的概念。

在面向对象编程中，程序是由对象和对象之间的交互组成的，核心思想是：

面向对象编程的优点：

  1. 代码重用性：继承允许子类重用父类的代码，减少了重复代码。
  2. 可维护性：封装和抽象使得对象的内部实现与外部使用分离，增加了代码的可维护性。
  3. 灵活性：多态性使得代码更加灵活，可以通过相同的接口调用不同的实现。

2. C++中的面向对象编程

C++是一种支持面向对象编程的语言，它通过类和对象来实现OOP的概念。

2.1 类与对象

类的定义和对象的创建：

#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个类
class Car {
private:
    string brand;
    int year;

public:
    // 构造函数：用于创建对象时初始化属性
    Car(string b, int y) : brand(b), year(y) {}

    // 成员函数：获取品牌信息
    void displayInfo() {
        cout << "Brand: " << brand << ", Year: " << year << endl;
    }

    // 设定品牌
    void setBrand(string b) {
        brand = b;
    }

    // 获取品牌
    string getBrand() {
        return brand;
    }
};

int main() {
    // 创建对象
    Car myCar("Toyota", 2020);
    myCar.displayInfo();

    // 修改品牌
    myCar.setBrand("Honda");
    cout << "Updated Brand: " << myCar.getBrand() << endl;

    return 0;
}

解释：

2.2 封装

public: // 构造函数：初始化账户余额 BankAccount(double initial_balance) : balance(initial_balance) {}

// 存款操作
void deposit(double amount) {
    if (amount > 0) {
        balance += amount;
    }
}

// 取款操作
bool withdraw(double amount) {
    if (amount > 0 && balance >= amount) {
        balance -= amount;
        return true;
    }
    return false;
}

// 获取账户余额
double getBalance() {
    return balance;
}

};

#### 解释：
-  ` private ` 访问修饰符：表示 ` balance ` 是私有成员，只能在类的内部访问。
-  ` deposit ` 、 ` withdraw ` 和 ` getBalance ` 是公开的成员函数，它们提供了对账户余额的操作接口。

### 2.3 继承
- 继承使得我们能够创建一个新的类（子类），它继承父类的属性和方法。子类可以扩展或修改父类的行为。
``` cpp
class Vehicle {
public:
    string brand;

    Vehicle(string b) : brand(b) {}

    void honk() {
        cout << "Beep! Beep!" << endl;
    }
};

// 子类继承自Vehicle类
class Car : public Vehicle {
public:
    int doors;

    Car(string b, int d) : Vehicle(b), doors(d) {}

    void displayInfo() {
        cout << "Brand: " << brand << ", Doors: " << doors << endl;
    }
};

int main() {
    Car myCar("Toyota", 4);
    myCar.honk();
    myCar.displayInfo();

    return 0;
}

解释：

2.4 多态

class Circle : public Shape { public: void draw() override { cout << "Drawing a circle" << endl; } };

class Square : public Shape { public: void draw() override { cout << "Drawing a square" << endl; } };

int main() { Shape shape1 = new Circle(); Shape shape2 = new Square();

shape1->draw();
shape2->draw(); 

delete shape1;
delete shape2;

return 0;

}


#### 解释：
-  ` virtual void draw() ` ： ` Shape ` 类中的虚函数，允许子类重写它。
-  ` override ` 关键字：在子类中重写父类的虚函数，保证子类提供具体的实现。
Koi-Blue commented 2 weeks ago

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