OpenCV - Open Source Computer Visionaiweb.techfak.uni-bielefeld.de/files/OpenCVTutorial.pdf · OPENCV_LIB = -L$(OPENCV_DIR)/lib/ -Wl,--rpath,$(OPENCV_DIR)/lib LIBS = $(OPENCV_LIB)

Universität Bielefeld

AngewandteInformatik

Was ist OpenCV?Aufbau von OpenCV

OpenCV und IceWingFunktionen von OpenCV

OpenCV-

Open Source Computer Vision

Niklas Beuter

30. April 2008

OpenCV - Open Source Computer Vision 1





Vorteile von OpenCVCommunity

Übersicht

1 Was ist OpenCV?Vorteile von OpenCVCommunity

2 Aufbau von OpenCVAufbauFunktionalität

3 OpenCV und IceWingOpenCV einbindenUnterschiede Icewing - OpenCV

4 Funktionen von OpenCVDatenstrukturenEin einfaches BeispielArbeiten mit Bildern







Was ist OpenCV?

OpenCV:I Entwickelt von Intel seit 1999I Geschrieben in C/C++, optimiert für

Echtzeit-AnwendungenI Betriebssystem-, Hardware-, Window-ManagerunabhängigI Über 500 Funktionen für Foto/Video Bearbeitung, Laden

und SpeicherungI Weit verbreitet in Unternehmen und

ForschungseinrichtungenI 2006 wurde die Version 1.0 herausgegeben







Warum OpenCV?

I GeschwindigkeitI De facto Standard der AlgorithmenI Leichte Anbindung an IceWing







Community

I Web group – Eine online community [email protected], wo Fehler, Meinungen undFragen ausgetauscht werden.

I Eine große community existiert zusätzlich zwischengroßen Unternehmen (IBM, Microsoft, Intel, Sony,Siemens, Google, ...) und Forschungseinrichtungen(Stanford, MIT, CMU, Cambridge, INRIA, ...)


[email protected]





AufbauFunktionalität

Module von OpenCV







Funktionalität in Worten

Vision (cv):I Grundlegende Bildverarbeitung (Filter, geometrische

Transformationen, Frabraumumwandlungen)I Bildanalyse (Featureauswahl, Morphologische

Operationen, Konturverfolgung, Histogramme)I Strukturelle Analyse (Formfaktoren, Planare

Unterteilungen)I Bewegungsanalyse und ObjektverfolgungI Objekt/GesichtserkennungI Kamerakalibrierung und Teile von 3D Rekonstruktion








Kernfunktionalität (cxcore, partly used by Intel OpenSource Probabilistic Network Library as well):

I Einfache Operationen auf ArraysI Matrixoperationen, MathefunktionenI DFTI XMLI Zeichenfunktionen (2D Graphik)I Komplexe Datenstrukturen: Sparsematrizen, Wachsende

Sequenzen, Graphen








IO/GUI (highgui)I Bild/Video Aufnahme.I Einfache Oberflächenerstellung (Alle OpenCV-Beispiele

mit GUI benutzen HighGUI)








Experimentelle Funtionen (cvaux):I 3D Vision: Stereo Kalibrierung, ...I Stereo Korrespondierung, GraphenverbindungenI Gesichtsdetailerkennung und -trackingI Shape matching, skeletons ...I HMMsI Texturen







Funktionalität in Bildern






OpenCV einbindenUnterschiede Icewing - OpenCV

Das erste Plugin in Icewing mit OpenCV

IceWing Plugin generieren/vol/vita/bin/icewing-plugingen -cpp OpenCVTestPlugin OCVTest

OpenCV im MakefileOPENCV_DIR = /vol/vision/INCLUDES = -I$(OPENCV_DIR)/include/opencvOPENCV_LIB = -L$(OPENCV_DIR)/lib/ -Wl,--rpath,$(OPENCV_DIR)/libLIBS = $(OPENCV_LIB) -lm -lcvaux -lc -lhighguiLDLIBS += ‘$(ICEWING) --libs‘ $(LIBS)CXXFLAGS += $(INCLUDES)

Include Libs im Plugin#include "tools/opencv.h" // IceWing OpenCV support#include #include #include #include // unnecessary - included in cv.h







Das erste Plugin in Icewing mit OpenCV

Kompilieren as usualmake clean; make depend; make;

IceWing Aufruficewing -sg f -l ./libopencvtestplugin.so

opencv.hvoid iw_opencv_render (prevBuffer *b, const IplImage *img, iwColtab ctab);IplImage* iw_opencv_from_img (const iwImage *img, BOOL swapRB);iwImage* iw_opencv_to_img (const IplImage *img, BOOL swapRB);iwImage* iw_opencv_to_img_interleaved (const IplImage *img, BOOL swapRB);







IceWing OpenCV plugin

OpenCV plugin#include "tools/opencv.h" // icewing opencv support#include // opencv headerbool OpenCVTestPlugin::Process (char *ident, plugData*data){IplImage* BGRimg = 0;iwImage *img = &((grabImageData*)data->data)->img;int w = img->width, h = img->height;BGRimg = iw_opencv_from_img(img, true);GRAYimg = cvCreateImage(cvSize(w,h), IPL_DEPTH_8U,1);int i = 120, j= 80;uchar* ptr = &CV_IMAGE_ELEM(iBGRimg,uchar,i,j*3);cvCvtColor(BGRimg, GRAYimg, CV_BGR2GRAY);iw_opencv_render(b_image, GRAYimg, IW_GRAY);prev_draw_buffer(b_image);if (BGRimg) cvReleaseImage(&BGRimg);return TRUE;}

I OpenCV Unterstuetzung bereitsenthalten in IceWing

I iw opencv from img() Funktion zurKonvertierung zwischen denBildformaten

I cvCreateImage() Standard Kontruktorfuer IplImages

I cvSize und andere Funktionenmachen den Code kuerzer underlauben 1-line Funktionsaufrufe

I CV IMAGE ELEM() Einfacher Wegzum Zugriff auf Image Pixel

I cvCvtColor() Beispiel fuer eineOpenCV Bildbearbeitungsfunktion

I iw opencv render() Bildanzeige vonIplImage in IceWing

I cvReleaseImage() Immer schoenaufraeumen







IceWing Bildformat vs. OpenCV Bildformat

I Standard-Bildverwendung unterscheidet sich zwischenIceWing und OpenCV

I OpenCV (IplImage)

I Pixel im gleichen Speicherbereich.Farben hintereinander

I IceWing (iwImage)

I Plane orientierteSpeicherverwaltung

I Jede plane hat die Größe desBildes

I Konvertierungsroutinen zum Umwandeln






DatenstrukturenEin einfaches BeispielArbeiten mit Bildern

Datenstrukturen

OpenCV ImageIplImage

|-- int nChannels; // Number of color channels (1,2,3,4)|-- int depth; // Pixel depth in bits:| // IPL_DEPTH_8U, IPL_DEPTH_8S,| // IPL_DEPTH_16U,IPL_DEPTH_16S,| // IPL_DEPTH_32S,IPL_DEPTH_32F,| // IPL_DEPTH_64F|-- int width; // image width in pixels|-- int height; // image height in pixels|-- char* imageData; // pointer to aligned image data| // Note that color images are stored in BGR order|-- int dataOrder; // 0 - interleaved color channels,| // 1 - separate color channels| // cvCreateImage can only create interleaved images|-- int origin; // 0 - top-left origin,| // 1 - bottom-left origin (Windows bitmaps style)|-- int widthStep; // size of aligned image row in bytes|-- int imageSize; // image data size in bytes = height*widthStep







Datenstrukturen

OpenCV MatrixCvMat // 2D array

|-- int type; // elements type (uchar,short,int,float,double) and flags|-- int step; // full row length in bytes|-- int rows, cols; // dimensions|-- int height, width; // alternative dimensions reference|-- union data;

|-- uchar* ptr; // data pointer for an unsigned char matrix|-- short* s; // data pointer for a short matrix|-- int* i; // data pointer for an integer matrix|-- float* fl; // data pointer for a float matrix|-- double* db; // data pointer for a double matrix







Datenstrukturen

OpenCV VektorCvMatND // N-dimensional array

|-- int type; // elements type (uchar,short,int,float,double) and flags|-- int dims; // number of array dimensions|-- union data;| |-- uchar* ptr; // data pointer for an unsigned char matrix| |-- short* s; // data pointer for a short matrix| |-- int* i; // data pointer for an integer matrix| |-- float* fl; // data pointer for a float matrix| |-- double* db; // data pointer for a double matrix||-- struct dim[]; // information for each dimension

|-- size; // number of elements in a given dimension|-- step; // distance between elements in a given dimension







Das einfachste Programm

sample.cpp#include #include int main( int argc, char** argv ){

IplImage* image;if( argc != 2 ) return -1;image = cvLoadImage( argv[1] );if( !image ) return -1;cvNamedWindow( "Sample", 1 );cvShowImage( "Sample", image );cvWaitKey();return 0;

}







Das einfachste Programm

#include

#include

IplImage* image = 0;

int thresh = 100;

void on_trackbar(int)

{

IplImage* gray = cvCreateImage( cvGetSize(image), 8, 1 );

CvMemStorage* storage = cvCreateMemStorage(0);

CvSeq* contours = 0;

cvCvtColor( image, gray, CV_BGR2GRAY );

cvThreshold( gray, gray, thresh, 255, CV_THRESH_BINARY );

cvFindContours( gray, storage, &contours );

cvZero( gray );

if( contours )

cvDrawContours( gray, contours, cvScalarAll(255),

cvScalarAll(255), 100 );

cvShowImage( "Contours", gray );

cvReleaseImage( &gray );

cvReleaseMemStorage( &storage );

}

int main( int argc, char** argv )

{

IplImage* image;

if( argc != 2 || !(image = cvLoadImage(argv[1])) )

return -1;

cvNamedWindow( "Contours", 1 );

cvCreateTrackbar( "Threshold", "Contours",

&thresh, 255, on_trackbar );

on_trackbar(0);

cvWaitKey();

return 0;

}







Zugriff auf den Bildinhalt

k = channel; i = row; j = column;

Indirekt - IneffizientIplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_32F,3);CvScalar s;s=cvGet2D(img,i,j); // get the (i,j) pixel valueprintf("B=%f, G=%f, R=%f\n",s.val[0],s.val[1],s.val[2]);s.val[0]=111;s.val[1]=111;s.val[2]=111;cvSet2D(img,i,j,s); // set the (i,j) pixel value

Direkt - Effizient, aber FehleranfaelligIplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,3);((uchar *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j*img->nChannels + 0]=111; // B((uchar *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j*img->nChannels + 1]=112; // G((uchar *)(img->imageData + i*img->widthStep))[j*img->nChannels + 2]=113; // R







Zugriff auf den Bildinhalt

k = channel; i = row; j = column;

Pointer - Effizient, abereventuell risikohaftIplImage* img = cvCreateImage(cvSize(640,480),

IPL_DEPTH_8U,3);

int height = img->height;

int width = img->width;

int step = img->widthStep/sizeof(uchar);

int channels = img->nChannels;

uchar* data = (uchar *)img->imageData;

data[i*step+j*channels+k] = 111;

Wrapper - GalantIplImage* img=cvCreateImage(cvSize(640,480),

IPL_DEPTH_8U,3);

RgbImage imgA(img);

imgA[i][j].b = 111;

imgA[i][j].g = 111;

imgA[i][j].r = 111;

Wrapper - Galanttemplate class Image

{

private:

IplImage* imgp;

public:

Image(IplImage* img=0) {imgp=img;}

~Image(){imgp=0;}

void operator=(IplImage* img) {imgp=img;}

inline T* operator[](const int rowIndx) {

return ((T *)(imgp->imageData +

rowIndx*imgp->widthStep));}

};

typedef struct{

unsigned char b,g,r;

} RgbPixel;

typedef struct{

float b,g,r;

} RgbPixelFloat;

typedef Image RgbImage;

typedef Image RgbImageFloat;

typedef Image BwImage;

typedef Image BwImageFloat;







Zeichnen mit OpenCV

ZeichenfunktionenI Linien, Kreise, Ellipse, ...I Polygone (Gefüllt, Kontur)I TextI Verschiedene Farben,

Linienstärken, AntialisingI Beliebige Bildtypen werden

dabei unterstützt







Nützliche Quellen

I /vol/vision/ocv100/share/opencv/doc/index.htm, faq.htm(supplied documentation)

I http://opencvlibrary.sourceforge.net (OpenCV Wiki-pages)I http://www.intel.com/research/mrl/research/opencv/ (OpenCV

at Intel)I http://sourceforge.net/projects/opencvlibrary/ (the project

page at SF. Take the latest release or CVS snapshots here)I http://www.opencv.org/ (OpenCV Wiki pages, still being formed)I http://www.cs.iit.edu/~agam/cs512/lect-notes/opencv-intro/

index.html (nice newbie introduction)


/vol/vision/ocv100/share/opencv/doc/index.htmhttp://opencvlibrary.sourceforge.nethttp://www.intel.com/research/mrl/research/opencv/http://sourceforge.net/projects/opencvlibrary/http://www.opencv.org/http://www.cs.iit.edu/~agam/cs512/lect-notes/opencv-intro/index.htmlhttp://www.cs.iit.edu/~agam/cs512/lect-notes/opencv-intro/index.html

Was ist OpenCV?Vorteile von OpenCVCommunity

Aufbau von OpenCVAufbauFunktionalität

OpenCV und IceWingOpenCV einbindenUnterschiede Icewing - OpenCV

Funktionen von OpenCVDatenstrukturenEin einfaches BeispielArbeiten mit Bildern

Documents

OpenCV - Open Source Computer Visionaiweb.techfak.uni-bielefeld.de/files/OpenCVTutorial.pdf · OPENCV_LIB = -L$(OPENCV_DIR)/lib/ -Wl,--rpath,$(OPENCV_DIR)/lib LIBS = $(OPENCV_LIB)