📚 课程目录第3章 OpenCV基础操作（一）

3、OpenCV基础操作（一）：图像的读取、显示、保存与属性

好，咱们正式开始动手写代码了。这一章的内容，说白了就是OpenCV的"Hello World"——图像的读取、显示、保存，外加几个最常用的属性查看。别小看这几步，我见过不少新手在这上面翻车，尤其是路径和颜色通道的问题。

我个人习惯，每开始一个新项目，第一件事就是先跑通图像的读写流程。这就像盖房子先打地基，地基稳了，后面做检测、训练模型才踏实。

本章核心知识点速览

读取图像：cv2.imread() 的三种模式
显示图像：cv2.imshow() + 窗口管理
保存图像：cv2.imwrite() 的格式与质量
图像属性：shape、dtype、size 的含义与用途

3.1 读取图像：cv2.imread()

读取图像是第一步。OpenCV 用 cv2.imread() 这个函数，传入文件路径就行。但这里有个坑——颜色通道顺序是 BGR，不是 RGB。我第一次用 OpenCV 显示图片时，发现颜色偏蓝，查了半天才发现是通道顺序搞反了。

import cv2

# 彩色模式读取（默认）
img_color = cv2.imread('cat.jpg', cv2.IMREAD_COLOR)

# 灰度模式读取
img_gray = cv2.imread('cat.jpg', cv2.IMREAD_GRAYSCALE)

# 原样读取（包含alpha通道等）
img_unchanged = cv2.imread('cat.jpg', cv2.IMREAD_UNCHANGED)

标志	数值	说明
`cv2.IMREAD_COLOR`	1	默认值，加载彩色图像，忽略透明度
`cv2.IMREAD_GRAYSCALE`	0	以灰度模式加载，单通道
`cv2.IMREAD_UNCHANGED`	-1	包含alpha通道，原样加载

路径问题要小心

我曾经因为路径里带了中文，结果图像读不出来，排查了半天。OpenCV 的 imread 不支持中文路径，建议全部用英文路径。如果图像读出来是 None，先检查路径对不对。

3.2 显示图像：cv2.imshow()

读进来之后，总得看一眼吧？cv2.imshow() 负责把图像显示在窗口中。配合 cv2.waitKey() 和 cv2.destroyAllWindows() 一起用，才能正常关闭窗口。

cv2.imshow('My Image', img_color)  # 第一个参数是窗口名
cv2.waitKey(0)                      # 等待按键，0表示无限等待
cv2.destroyAllWindows()             # 关闭所有窗口

你想想看，如果不加 waitKey()，窗口会一闪而过，根本看不到。我个人习惯用 waitKey(0)，按任意键再关闭，调试时很方便。

小技巧

如果想按特定键退出，可以判断返回值：

if cv2.waitKey(0) == ord('q'):
    cv2.destroyAllWindows()

这样按 'q' 键才会关闭窗口，其他键没反应。

3.3 保存图像：cv2.imwrite()

处理完图像，得保存下来。cv2.imwrite() 根据文件扩展名自动选择保存格式。支持 .jpg、.png、.bmp 等常见格式。

# 保存为PNG
cv2.imwrite('output.png', img_color)

# 保存为JPEG，指定质量（0-100）
cv2.imwrite('output.jpg', img_color, [cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY, 95])

# 保存为PNG，指定压缩级别（0-9）
cv2.imwrite('output.png', img_color, [cv2.IMWRITE_PNG_COMPRESSION, 3])

格式	参数	说明
JPEG	`cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY`	质量值 0-100，默认 95，值越高文件越大
PNG	`cv2.IMWRITE_PNG_COMPRESSION`	压缩级别 0-9，默认 3，值越高文件越小
WebP	`cv2.IMWRITE_WEBP_QUALITY`	质量值 0-100，适合网络传输

保存路径同样不支持中文

和读取一样，保存路径也最好用英文。如果保存失败，返回 False，记得检查返回值。

3.4 图像属性：shape、dtype、size

图像读进来之后，我们得知道它长什么样。三个最常用的属性：shape、dtype、size。

print('图像形状:', img_color.shape)   # (高度, 宽度, 通道数)
print('数据类型:', img_color.dtype)   # uint8
print('像素总数:', img_color.size)    # 高 * 宽 * 通道数

举个例子，一张 640x480 的彩色图像：

shape 返回 (480, 640, 3) —— 注意顺序是 高、宽、通道
dtype 返回 uint8 —— 每个像素值范围 0-255
size 返回 921600 —— 480 * 640 * 3

为什么 shape 是 (高, 宽, 通道)？

OpenCV 用 NumPy 数组存储图像，而 NumPy 数组的第一个维度是行（高度），第二个维度是列（宽度）。所以 shape 的顺序是 (height, width, channels)。刚开始容易搞反，我建议你每次读图后都打印一下 shape 确认。

3.5 完整示例：读取→显示→查看属性→保存

把上面所有操作串起来，写一个完整的流程：

import cv2

# 1. 读取图像
img = cv2.imread('cat.jpg')
if img is None:
    print('图像读取失败，请检查路径')
    exit()

# 2. 查看属性
print('shape:', img.shape)
print('dtype:', img.dtype)
print('size:', img.size)

# 3. 显示图像
cv2.imshow('Cat Image', img)
cv2.waitKey(0)

# 4. 保存灰度版本
img_gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
cv2.imwrite('cat_gray.jpg', img_gray)

cv2.destroyAllWindows()

嗯，这里要注意：cv2.cvtColor() 是颜色空间转换函数，后面章节会详细讲。这里只是演示一下保存处理后的结果。

调试小习惯

我每次写图像处理代码，都会先打印 shape 和 dtype，确认数据没问题再往下走。这能省掉很多莫名其妙的 bug。

3.6 常见问题与避坑

图像读出来是 None：路径不对、文件名有中文、文件损坏。先检查文件是否存在。
颜色不对：OpenCV 是 BGR 顺序，用 matplotlib 显示时记得转换：cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)。
窗口卡死：忘了加 waitKey() 或者 destroyAllWindows()。
保存失败：路径无写入权限、磁盘空间不足、扩展名不支持。

好了，这一章的内容就这些。图像读取、显示、保存、属性查看，这四个操作是后续所有图像处理的基础。你可以在自己的电脑上找一张图片，把上面的代码跑一遍，感受一下 OpenCV 的工作方式。