3. OpenCV 주요 기능
VideoCapture 클래스
- OpenCV에서는 카메라와 동영상으로부터 프레임(frame)을 받아오는 작업을 VideoCapture 클래스 하나로 처리함
- 일단 카메라와 동영상을 여는 작업이 수행되면, 이후에는 매 프레임을 받아오는 공통의 작업을 수행
카메라 열기
bool VideoCapture::open(int index, int apiPreference = CAP_ANY);
VideoCapture& VideoCapture::operator >> (Mat& image);
VideoCapture cap;
cap.open("media.avi"); // 동영상 사용
cap.open(0); // 카메라 사용index
- 사용할 캡쳐 장치의 ID. (camera_id + domain_offset_id)
- 시스템 기본 카메라를 기본 방법으로 열려면 0을 지정.
- 컴퓨터에 여러 대의 카메라가 연결되어 있으면 0, 1, 순서로 지정.
apiPreference: 잘 안씀
- 선호하는 카메라 처리 방법을 지정.
- e.g.)
cv::CAP_DSHOW,cv::CAP_MSMF,cv::CAP_V4L, etc.
반환값:
- VideoCapture 생성자는 VideoCapture 객체를 반환.
VideoCapture::open()함수는 작업이 성공하면 true를, 실패하면 false를 반환.
현재 프레임 받아오기
VideoCapture& VideoCapture::operator >> (Mat& image);
Mat frame;
cap >> frame;image: 현재 프레임. 만약 현재 프레임을 받아오지 못하면 비어 있는 영상으로 설정됨.
반환값: VideoCapture::read() 함수는 작업이 성공하면 true를, 실패하면 false를 반환.
카메라와 동영상 속성 값 참조와 설정
double VideoCapture::get(int propId) const;
bool VideoCapture::set(int propId, double value);
int w = cvRound(cap.get(CAP_PROP_FRAME_WIDTH));
int h = cvRound(cap.get(CAP_PROP_FRAME_HEIGHT));propId: 속성 플래그
-
CAP_PROP_FRAME_WIDTH: 프레임 가로 크기
-
CAP_PROP_FRAME_HEIGHT: 프레임 세로 크기
-
CAP_PROP_FPS: 초당 프레임 수
-
CAP_PROP_FRAME_COUNT: 비디오 파일의 총 프레임 수
-
CAP_PROP_POS_FRAMES: 현재 프레임 번호
-
CAP_PROP_EXPOSURE: 노출값
-
...
value: 속성 값, 필요한 경우 정수형으로 변환해 사용
동영상 저장하기
VideoWriter::VideoWriter(const String& filename, int fourcc, double fps,
Size frameSize, bool isColor = true);
bool VideoWriter::open(const String& filename, int fourcc, double fps,
Size frameSize, bool isColor = true);
double fps = 30;
Size sz(w, h);
int fourcc = VideoWriter::fourcc('X', 'V', 'I', 'D');
VideoWriter output("output.avi", fourcc, fps, sz);
output.release()
cap.release()filename: (저장할) 동영상 파일 이름
fourcc: 압축 방식을 나타내는 4개의 문자. videoWriter::fourcc() 함수로 생성.
Videowriter::fourcc('D', 'I', 'V', 'X'): DIVX MPEG-4 코덱Videowriter::fourcc('X', 'V', 'I', 'D'): XVID MPEG-4 코덱Videowriter::fourcc('X', '2', '6', '4'): H.264/AVC 코덱Videowriter::fourcc('M', 'J', 'P', 'G'): Motion-JPEG 코덱
fps: 초당 프레임 수
framesize: 비디오 프레임 크기
isColor: 컬러 동영상 플래그. false로 지정하면 그레이스케일 동영상
fps 설정 or 얻기
double fps = 30;
int delay = cvRound(1000 / fps);
if (waitKey(delay) == 27) {
...
}
// ------
double fps = cvRound(cap.get(CAP_PROP_FPS));다양한 그리기 함수
직선 그리기
void line(InputOutputArray img, Point pt1, Point pt2, const Scalar& color,
int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);
line(frame, Point(570, 280), Point(0, 560), Scalar(255, 0, 0), 2);
line(frame, { 570, 280 }, { 0, 560 }, 255, 2);img: 입출력 영상
pt1: 시작점 좌표
pt2: 끝점 좌표
color: 선 색상(또는 밝기)
thickness: 선 두께
lineType: 선 타입. LINE_4, LINE_8, LINE-AA 중 하나를 지정.
shift: 그리기 좌표 값의 축소 비율.
사각형 그리기
void rectangle(InputoutputArray img, Rect rec, const Scalar& color,
int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);
Rect rec(20, 30, 300, 400);
rectangle(frame, rec, Scalar(255, 0, 0), 2);img: 입출력 영상
rec: 사각형 위치 정보
color: 선 색상
thickness: 선 두께, -1이면 내부를 채움
lineType: 선 타입. LINE_4, LINE_8, LINE-AA 중 하나를 지정.
shift: 그리기 좌표 값의 축소 비율
원 그리기
void circle(InputOutputArray img, Point center, int radius, const Scalar& color,
int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);
circle(frame, Point(200, 300), 100, Scalar(255, 255, 255), 2);img: 입출력 영상
center: 원 중심 좌표
radius: 원 반지름
color: 선 색상
thickness: 선 두께, -1이면 내부를 채움
lineType: 선 타입. LINE_4, LINE_8, LINE-AA 중 하나를 지정.
shift: 그리기 좌표 값의 축소 비율
다각형 그리기
void polylines (InputoutputArray img, InputArrayofArrays pts, bool isClosed,
const Scalar & color, int thickness = 1, int lineType = LINE_8, int shift = 0);
vector<Point> pts = { {240, 280}, {400, 280}, {620, 440}, {20, 440} };
polylines(frame, pts, true, Scalar(255), 1);img: 입출력 영상
pts: 다각형 외곽선 점들의 집합 (vector<Point>)
isClosed: true면 시작점과 끝점을 서로 이음(폐곡선)
color: 선 색상
thickness: 선 두께, -1이면 내부를 채움
lineType: 선 타입. LINE_4, LINE_8, LINE-AA 중 하나를 지정.
shift: 그리기 좌표 값의 축소 비율
다각형 채우기
void fillPoly(InputOutputArray img, InputArrayOfArrays pts, const Scalar & color,
int lineType = LINE_8, int shift = 0, Point offset = Point());
vector<Point> pts = { {240, 280}, {400, 280}, {620, 440}, {20, 440} };
fillPoly(frame, pts, Scalar(255));img: 입출력 영상
pts: 다각형 외곽선 점들의 집합 (vector<Point>)
color: 선 색상
lineType: 선 타입. LINE_4, LINE_8, LINE-AA 중 하나를 지정.
shift: 그리기 좌표 값의 축소 비율
offset: 거의 안씀
문자열 출력
void putText (InputOutputArray img, const String& text, Point org, int fontFace,
double fontScale, Scalar color, int thickness = 1,
LINE_8, bool bottomLeftorigin = false);
String text = format("frame number: %d", pos);
putText(frame, text, Point(20, 50), FONT_HERSHEY_SIMPLEX,
0.7, Scalar(0, 0, 255), 1, LINE_AA);img: 입출력 영상
text: 출력할 문자열
org: 문자열이 출력될 좌측 하단의 시작 좌표
fontFace: 폰트 종류
- FONT_HERSHEY_SIMPLEX
- FONT_HERSHEY_PLAIN (1)
- FONT_HERSHEY_DUPLEX (2)
- FONT_HERSHEY_COMPLEX (3)
- FONT_HERSHEY_TRIPLEX (4)
- FONT_HERSHEY_COMPLEX_SMALL (5)
- FONT_HERSHEY_SCRIPT_SIMPLEX (6)
- FONT_HERSHEY__SCRIPT_SIMPLEX (7)
- FONT_ITALIC (16)
color: 선 색상
thickness: 선 두께, -1이면 내부를 채움
lineType: 선 타입. LINE_4, LINE_8, LINE-AA 중 하나를 지정.
shift: 그리기 좌표 값의 축소 비율
이벤트 처리하기
마우스 입력 처리하기
void setMouseCallback (const String& winname, MouseCallback onMouse, void* userdata = 0);
setMouseCallback("src", on_mouse);winname: 창 이름
onMouse: 마우스 콜백 함수 이름, 아래와 같은 형식의 함수를 정의하고, 해당 함수 이름을 지정.
typedef void (*MouseCallback) (int event, int x, int y, int flags, void* userdata); void on_mouse(int event, int x, int y, int flags, void*) { switch (event) { case EVENT_LBUTTONDOWN: ptOld = Point(x, y); cout << "EVENT_LBUTTONDOWN: " << x << ", " << y << endl; break; case EVENT_LBUTTONUP: cout << "EVENT_LBUTTONUP: " << x << ", " << y << endl; break; case EVENT_MOUSEMOVE: if (flags & EVENT_FLAG_LBUTTON) { // &해야 모든 경우를 고려 line(src, ptOld, Point(x, y), Scalar(0, 255, 255), 3, LINE_AA); ptOld = Point(x, y); imshow("src", src); // 그린게 업데이트되게 하는 코드 } break; default: break; } }
event: 마우스 이벤트 종류. MouseEventTypes 상수.
х, у: 마우스 이벤트 발생 좌표
flags: 마우스 이벤트 플래그. MouseEventFlags 상수.
userdata: setMouseCallback() 함수에서 지정한 사용자 지정 데이터
userdata: 콜백 함수에 전달할 사용자 지정 데이터 (optional)
enum MouseEventTypes {
EVENT_MOUSEMOVE = 0,
EVENT_LBUTTONDOWN = 1,
EVENT_RBUTTONDOWN = 2,
EVENT_MBUTTONDOWN = 3,
EVENT_LBUTTONUP = 4,
EVENT_RBUTTONUP = 5,
EVENT_MBUTTONUP = 6,
EVENT_LBUTTONDBLCLK = 7,
EVENT_RBUTTONDBLCLK = 8,
EVENT_MBUTTONDBLCLK = 9,
EVENT_MOUSEWHEEL = 10,//!< positive and negative values mean forward and backward scrolling, respectively.
EVENT_MOUSEHWHEEL = 11 //!< positive and negative values mean right and left scrolling, respectively.
};
//! Mouse Event Flags see cv::MouseCallback
enum MouseEventFlags {
EVENT_FLAG_LBUTTON = 1,
EVENT_FLAG_RBUTTON = 2,
EVENT_FLAG_MBUTTON = 4,
EVENT_FLAG_CTRLKEY = 8,
EVENT_FLAG_SHIFTKEY = 16,
EVENT_FLAG_ALTKEY = 32
};트랙바 사용하기
int createTrackbar(const String& trackbarname, const String& winname, int* value,
int count, TrackbarCallback onChange = 0, void* userdata = 0);
namedWindow("image");
int value = 0;
createTrackbar("level", "image", &value, 16, on_level_change, (void*)&img);trackbarname: 트랙바 이름
winname: 트랙바를 생성할 창 이름
value: 트랙바 위치 값을 받을 정수형 변수의 주소
count: 트랙바 최대 위치 (최소 위치는 항상 0)
onChange:
-
typedef void (*TrackbarCallback)(int pos, void* userdata); void on_level_change(int pos, void* userdata) { Mat img = *(Mat*)userdata; // 이렇게 하면 얕은 복사 동기화 img.setTo(pos * 16); imshow("image", img); } -
트랙바 위치가 변경될 때마다 호출되게 만들 콜백 함수 이름(함수의 포인터).
-
만약 NULL을 지정하면 콜백 함수는 호출되지 않고 value로 지정한 변수 값만 갱신됨.
userdata: 트랙바 콜백 함수에 전달할 사용자 데이터의 포인터 (Optional)
반환값: 정상 동작하면 1, 실패하면 0.
유용한 OpenCV 기능
연산 시간 측정 방법
TickMeter tm;
tm.start();
func1();
tm.stop();
cout << "func1(): << tm.getTimeMilli() << "ms." << endl;
tm.reset();
tm.start();
func2();
tm.stop();
cout << "func2(): << tm.getTimeMilli() << "ms." << endl;마스크 연산과 ROI
void copyTo(InputArray src, OutputArray dst, InputArray mask);
Mat mask = Mat::zeros(h, w, CV_8U);
fillPoly(mask, roi, Scalar(255));
dst.copyTo(frame, mask);src: 입력 영상
mask: 마스크 영상. cV_8U. 0이 아닌 픽셀에 대해서만 복사 연산을 수행.
dst: 출력 영상.
유용한 OpenCV 함수
행령의 합
Scalar sum(InputArray src);
uchar data[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
Mat mat1(2, 3, CV_8UC1, data);
int sum1 = (int)sum(mat1) // 21src: 입력 행렬. 1~4 채널.
반환값: 행렬 원소들의 합
행렬의 평균
Scalar mean(InputArray src, InputArray mask = noArray());
Mat img = imread("lenna.bmp", IMREAD_GRAYSCALE);
double mean1 = mean(img)[0] // 124.0src: 입력 행렬. 1~4 채널.
mask: 마스크 영상.
반환값: 행렬 원소들의 합
행렬의 최댓값/최솟값 구하기
void minMaxLoc(InputArray src, double* minVal, double* maxVal = 0,
Point* minloc= 0, Point* maxLoc= 0, InputArray mask = noArray());
Mat img = imread ("lenna.bmp", IMREAD_GRAYSCALE);
double minv, maxv;
double minLoc, maxLoc;
minMaxLoc(img, &minv, &maxv, &minLoc, &maxLoc); // 25, 245, [508, 71], [116, 273]src: 입력 행렬. 단일 채널.
minVal, maxVal: 최솟값/최댓값 변수 포인터 (필요 없으면 NULL 지정)
minLoc, maxLoc: 최솟값/최댓값 위치 변수 포인터 (필요 없으면 NULL 지정)
mask: 마스크 영상.
행렬의 자료형 변환
void Mat::convertTo(OutputArray m, int rtype, double alpha=1, double beta=0) const;
Mat img = imread ("lenna.bmp", IMREAD_GRAYSCALE);
Mat fimg;
img.convertTo(fimg, CV_32FC1);m: 출력 영상(행렬)
rtype: 원하는 출력 행렬 타입
alpha: 추가적으로 곱할 값
beta: 추가적으로 더할 값
행렬의 정규화 (원소값 정규화)
void normalize(InputArray src, InputOutputArray dst, double alpha = 1, double beta = 0,
int norm_type = NORM_L2, int dtype = -1, InputArray mask = noArray());
Mat src = imread ("lenna.bmp", IMREAD_GRAYSCALE);
Mat dst;
normalize(src, dst, 0, 255, NORM_MINMAX);src: 입력 행렬(영상)
dst: 출력 행렬. src와 같은 크기.
alpha: (노름 정규화인 경우) 목표 노름(norm) 값, (NORM_MINMAX인 경우) 최솟값
beta: (NORM_MINMAX인 경우) 최댓값
norm_type: 정규화 타입. NORM_INF, NORM_L1, NORM_L2, JNORM MINMAX 중 하나를 지정. NORM_MINMAX를 지정할 경우, 출력 행렬 dst의 최솟값은 alpha, 최댓값은 beta가 되도록 설정함.
dtype: 출력 행렬의 타입
mask: 마스크 영상
색 변환 함수
void cvtColor(InputArray src, OutputArray dst, int code, int dstCn = 0);
Mat src = imread ("lenna.bmp");
Mat dst;
cvtColor(src, dst, COLOR_BGR2GRAY);src: 입력 영상
dst: 출력 영상
code: 색 변환 코드(OpenCV 문서 페이지 참고)
- COLOR_BGR2GRAY / COLOR_GRAY2BGR: BGR <> GRAY
- COLOR_BGR2HSV / COLOR_HSV2BGR: BGR <> HSV
- COLOR_BGR2YCrCb / COLOR_YCrCb2BGR: BGR <> YCrCb
dstCn: 결과 영상의 채널 수. 0이면 자동 결정됨.
채널 분리
void split(InputArray src, OutputArray0fArrays mv);
Mat src = imread("lenna.bmp");
vector<Mat> planes;
split(src, pļanes);src: (입력) 다채널 영상
mv: (출력) 행렬의 벡터. vector<Mat>
채널 결합
void merge (InputArrayofArrays mv, OutputArray dst);
swap (planes[0], planes[2]);
Mat dst;
merge (planes, dst);mv: (입력) 1채널 Mat 배열 또는 행렬의 벡터
dst: (출력) 다채널 행렬
