OpenCV - 概述

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OpenCV是一個跨平臺庫，我們可以用它來開發即時的**計算機視覺應用程式**。它主要關注影像處理、影片捕捉和分析，包括人臉檢測和物體檢測等功能。

讓我們從定義“計算機視覺”這個術語開始本章節。

計算機視覺

計算機視覺可以定義為一個學科，它解釋瞭如何根據場景中存在的結構屬性，從其二維影像重建、解釋和理解三維場景。它處理使用計算機軟體和硬體模擬和複製人類視覺。

計算機視覺與以下領域有很大的重疊：

• **影像處理** - 它專注於影像處理。

• **模式識別** - 它解釋了各種分類模式的技術。

• **攝影測量學** - 它關注從影像中獲取精確測量。

計算機視覺與影像處理

**影像處理**處理影像到影像的轉換。影像處理的輸入和輸出都是影像。

**計算機視覺**是從影像中構建對物理物件的明確、有意義的描述。計算機視覺的輸出是對三維場景中結構的描述或解釋。

計算機視覺的應用

這裡列出了一些計算機視覺大量使用的主要領域。

機器人應用

• 定位 - 自動確定機器人位置

• 導航

• 避障

• 組裝（銷孔、焊接、噴漆）

• 操控（例如 PUMA 機器人機械手）

• 人機互動 (HRI) - 智慧機器人與人互動並服務於人

醫學應用

• 分類和檢測（例如病變或細胞分類和腫瘤檢測）
• 二維/三維分割
• 三維人體器官重建（MRI 或超聲波）
• 視覺引導機器人手術

工業自動化應用

• 工業檢驗（缺陷檢測）
• 組裝
• 條形碼和包裝標籤讀取
• 物體分揀
• 文件理解（例如 OCR）

安全應用

• 生物特徵識別（虹膜、指紋、人臉識別）

• 監控 - 檢測某些可疑活動或行為

交通應用

• 自動駕駛車輛
• 安全，例如駕駛員警覺性監控

OpenCV 庫的特性

使用 OpenCV 庫，您可以：

• 讀取和寫入影像

• 捕捉和儲存影片

• 處理影像（濾波、變換）

• 執行特徵檢測

• 檢測影片或影像中特定物體，例如人臉、眼睛、汽車。

• 分析影片，即估計影片中的運動、減去背景以及跟蹤影片中的物體。

OpenCV 最初是用 C++ 開發的。除此之外，還提供了 Python 和 Java 繫結。OpenCV 執行在各種作業系統上，例如 Windows、Linux、OSx、FreeBSD、Net BSD、Open BSD 等。

本教程將使用 Java 繫結，透過示例來解釋 OpenCV 的概念。

OpenCV 庫模組

以下是 OpenCV 庫的主要庫模組。

核心功能

此模組涵蓋了用於構建 OpenCV 應用程式的基本資料結構，例如 Scalar、Point、Range 等。除此之外，它還包括多維陣列**Mat**，用於儲存影像。在 OpenCV 的 Java 庫中，此模組作為名為**org.opencv.core**的包包含。

影像處理

此模組涵蓋了各種影像處理操作，例如影像濾波、幾何影像變換、顏色空間轉換、直方圖等。在 OpenCV 的 Java 庫中，此模組作為名為**org.opencv.imgproc**的包包含。

影片

此模組涵蓋了影片分析概念，例如運動估計、背景減法和目標跟蹤。在 OpenCV 的 Java 庫中，此模組作為名為**org.opencv.video**的包包含。

影片輸入/輸出

此模組解釋了使用 OpenCV 庫進行影片捕捉和影片編解碼。在 OpenCV 的 Java 庫中，此模組作為名為**org.opencv.videoio**的包包含。

calib3d

此模組包括關於基本多檢視幾何演算法、單目和立體攝像機標定、物體姿態估計、立體匹配和三維重建元素的演算法。在 OpenCV 的 Java 庫中，此模組作為名為**org.opencv.calib3d**的包包含。

features2d

此模組包括特徵檢測和描述的概念。在 OpenCV 的 Java 庫中，此模組作為名為**org.opencv.features2d**的包包含。

Objdetect

此模組包括對物體和預定義類例項（例如人臉、眼睛、杯子、人、汽車等）的檢測。在 OpenCV 的 Java 庫中，此模組作為名為**org.opencv.objdetect**的包包含。

Highgui

這是一個易於使用的介面，具有簡單的 UI 功能。在 OpenCV 的 Java 庫中，此模組的功能包含在兩個不同的包中，即**org.opencv.imgcodecs**和**org.opencv.videoio**。

OpenCV 的簡史

OpenCV 最初是英特爾的一個研究專案，旨在為 CPU 密集型應用程式提供建議。它於 1999 年正式啟動。

• 2006 年，其第一個主要版本 OpenCV 1.0 釋出。
• 2009 年 10 月，第二個主要版本 OpenCV 2 釋出。
• 2012 年 8 月，OpenCV 被非營利組織 OpenCV.org 接管。