第3章 · OpenCV基础入门

图像的读取、显示、保存 & 基本属性

本章是运动检测系统的基石。你将掌握 OpenCV 最核心的四个操作：imread、imshow、imwrite 以及图像属性 shape、dtype。所有后续的帧处理、运动分析都建立在这些基础之上。

▸ 图像读取→显示→保存典型管线

1. 读取图像：cv.imread()

cv.imread(path, flags) 从磁盘加载图像，返回 NumPy 数组。常用 flag：

标志	整数值	含义
`cv.IMREAD_COLOR`	1	默认，BGR 彩色 (忽略透明度)
`cv.IMREAD_GRAYSCALE`	0	单通道灰度
`cv.IMREAD_UNCHANGED`	-1	包含 alpha 通道 (BGRA)

import cv2 as cv

# 读取彩色图像 (BGR)
img_color = cv.imread('scene.jpg', cv.IMREAD_COLOR)
# 读取灰度图像
img_gray = cv.imread('scene.jpg', cv.IMREAD_GRAYSCALE)
# 读取包含透明通道
img_unchanged = cv.imread('logo.png', cv.IMREAD_UNCHANGED)

▸ 图像本质：H×W×C 的 uint8 矩阵

2. 显示图像：cv.imshow()

cv.imshow(winname, img) 在 GUI 窗口显示图像。配合 cv.waitKey() 和 cv.destroyAllWindows() 控制显示时长。

cv.imshow('运动检测窗口', img_color)
key = cv.waitKey(0)      # 等待按键
cv.destroyAllWindows()   # 关闭所有窗口

💡 提示： 在 Jupyter 或远程环境中，可使用 matplotlib 显示（注意 BGR→RGB 转换）。

3. 保存图像：cv.imwrite()

cv.imwrite(filename, img) 将数组编码为图像文件。支持 PNG、JPEG、TIFF 等格式。可通过 cv.IMWRITE_JPEG_QUALITY 等参数控制质量。

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

# 保存为 JPEG，质量 90
params = [cv.IMWRITE_JPEG_QUALITY, 90]
cv.imwrite('output.jpg', img_color, params)

▸ 常用保存格式及特点

4. 图像基本属性：shape & dtype

OpenCV 图像是 NumPy 数组，通过 .shape 和 .dtype 获取维度与数据类型。

属性	示例值	说明
`img.shape`	(480, 640, 3)	高度、宽度、通道数 (灰度图无通道维度)
`img.dtype`	uint8	每个像素值范围 0~255
`img.size`	921600	总像素数 = H×W×C

print("图像形状:", img.shape)   # (480, 640, 3)
print("数据类型:", img.dtype)   # uint8
print("像素总数:", img.size)    # 921600

▸ 图像三要素：形状、数据类型、总像素

5. 综合示例：读取→属性→显示→保存

import cv2 as cv

# 读取
img = cv.imread('test.jpg', cv.IMREAD_COLOR)
if img is None:
    print("图像读取失败，请检查路径")
else:
    # 属性
    print(f"shape: {img.shape}, dtype: {img.dtype}")
    # 显示
    cv.imshow('OpenCV 基础', img)
    cv.waitKey(2000)   # 显示2秒
    # 保存
    cv.imwrite('test_copy.png', img)
    cv.destroyAllWindows()