OpenCV学习：创建Trackbar & 图像对比度、亮度值调整

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我是靠谱客的博主追寻果汁，最近开发中收集的这篇文章主要介绍OpenCV学习：创建Trackbar & 图像对比度、亮度值调整，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

本系列文章由@浅墨_毛星云出品，转载请注明出处。

原教程链接： http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/21479533

学习摘录：

一、如何在OpenCV中用createTrackbar函数创建和使用轨迹条

1、创建轨迹条：createTrackbar（创建一个可以调整数值的轨迹条，并将轨迹条附加到指定的窗口上。记住，它往往会和一个回调函数配合起来使用。）

原型：

C++: int createTrackbar(conststring& trackbarname, conststring& winname,
 int* value, int count, TrackbarCallback onChange=0,void* userdata=0);

const string& trackbarname：轨迹条的名字。
const string& winname，填窗口的名字，表示这个轨迹条会依附到哪个窗口上，即对应namedWindow（）创建窗口时填的某一个窗口名。
int* value，一个指向整型的指针，表示滑块的位置。并且在创建时，滑块的初始位置就是该变量当前的值。
int count，表示滑块可以达到的最大位置的值。（滑块最小的位置的值始终为0。）
TrackbarCallback onChange，首先注意他有默认值0。这是一个指向回调函数的指针，每次滑块位置改变时，这个函数都会进行回调。并且这个函数的原型必须为void XXXX(int, void*);其中第一个参数是轨迹条的位置，第二个参数是用户数据（看下面的第六个参数）。如果回调是NULL指针，表示没有回调函数的调用，仅第三个参数value有变化。
void* userdata，也有默认值0。这个参数是用户传给回调函数的数据，用来处理轨迹条事件。如果使用的第三个参数value实参是全局变量的话，完全可以不去管这个userdata参数。

（这个createTrackbar函数，为我们创建一个具有特定名称和范围的轨迹条（Trackbar，或者说是滑块范围控制工具），指定一个和轨迹条位置同步的变量。而且要指定回调函数onChange（第五个参数），在轨迹条位置改变的时候来调用这个回调函数。并且我们知道，创建的轨迹条显示在指定的winname（第二个参数）所代表的窗口上。）

 //创建轨迹条
       createTrackbar("对比度：", "【效果图窗口】",&g_nContrastValue,
300,ContrastAndBright );// g_nContrastValue为全局的整型变量，ContrastAndBright为回调函数的函数名（即指向函数地址的指针）

一个完整示例：

//-----------------------------------【头文件包含部分】---------------------------------------
//	描述：包含程序所依赖的头文件
//---------------------------------------------------------------------------------------------- 
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include <iostream>

//-----------------------------------【命名空间声明部分】---------------------------------------
//	描述：包含程序所使用的命名空间
//-----------------------------------------------------------------------------------------------   
using namespace cv;
using namespace std;

//-----------------------------------【全局函数声明部分】--------------------------------------
//	描述：全局函数声明
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
Mat img;
int threshval = 160;			//轨迹条滑块对应的值，给初值160

//-----------------------------【on_trackbar( )函数】------------------------------------
//	描述：轨迹条的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
static void on_trackbar(int, void*)
{
	Mat bw = threshval < 128 ? (img < threshval) : (img > threshval);

	//定义点和向量
	vector<vector<Point> > contours;
	vector<Vec4i> hierarchy;

	//查找轮廓
	findContours( bw, contours, hierarchy, CV_RETR_CCOMP, CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE );
	//初始化dst
	Mat dst = Mat::zeros(img.size(), CV_8UC3);
	//开始处理
	if( !contours.empty() && !hierarchy.empty() )
	{
		//遍历所有顶层轮廓，随机生成颜色值绘制给各连接组成部分
		int idx = 0;
		for( ; idx >= 0; idx = hierarchy[idx][0] )
		{
			Scalar color( (rand()&255), (rand()&255), (rand()&255) );
			//绘制填充轮廓
			drawContours( dst, contours, idx, color, CV_FILLED, 8, hierarchy );
		}
	}
	//显示窗口
	imshow( "Connected Components", dst );
}


//-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
//	描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int main(  )
{
	system("color 5F");  
	//载入图片
	img = imread("1.jpg", 0);
	if( !img.data ) { printf("Oh，no，读取img图片文件错误~！ n"); return -1; }

	//显示原图
	namedWindow( "Image", 1 );
	imshow( "Image", img );

	//创建处理窗口
	namedWindow( "Connected Components", 1 );
	//创建轨迹条
	createTrackbar( "Threshold", "Connected Components", &threshval, 255, on_trackbar );
	on_trackbar(threshval, 0);//轨迹条回调函数

	waitKey(0);
	return 0;
}

2、获取当前轨迹条的位置：getTrackbarPos函数

C++: int getTrackbarPos(conststring& trackbarname, conststring& winname);

const string& trackbarname，轨迹条的名字。
const string& winname，表示轨迹条的父窗口的名称。

二、亮度和对比度调整。理论：

首先我们给出算子的概念。一般的图像处理算子都是一个函数，它接受一个或多个输入图像，并产生输出图像。下式给出了算子的一般形式：

或者

今天我们所讲解的图像亮度和对比度的调整操作，其实属于图像处理变换中比较简单的一种——点操作（pointoperators）。点操作有一个特点，仅仅根据输入像素值（有时可加上某些全局信息或参数），来计算相应的输出像素值。这类算子包括亮度（brightness）和对比度（contrast）调整，以及颜色校正（colorcorrection）和变换（transformations）。

最两种常用的点操作（或者说点算子），很显然，是乘上一个常数（对应对比度的调节）以及加上一个常数（对应亮度值的调节）。用公式表示出来就是这样：

看到这个式子，我们关于图像亮度和对比度调整的策略就呼之欲出了。

其中：

参数f(x)表示源图像像素。
参数g(x) 表示输出图像像素。
参数a（需要满足a>0）被称为增益（gain），常常被用来控制图像的对比度。
参数b通常被称为偏置（bias），常常被用来控制图像的亮度。

而更近一步，我们这样改写这个式子：

其中，i 和 j 表示像素位于第i行和第j列。

那么，这个式子就可以用来作为我们在OpenCV中控制图像的亮度和对比度的理论公式了。

三、访问图像中的像素

为了执行这个运算，我们需要访问图像的每一个像素。因为是对GBR图像进行运算，每个像素有三个值（G、B、R），所以我们必须分别访问它们（PS:OpenCV中的图像存储模式为GBR）。以下是访问像素的代码片段，三个for循环解决问题：

       //三个for循环，执行运算 new_image(i,j) =a*image(i,j) + b
       for(int y = 0; y < image.rows; y++ )
       {
              for(int x = 0; x < image.cols; x++ )
              {
                     for(int c = 0; c < 3; c++ )
                     {
                            new_image.at<Vec3b>(y,x)[c]= saturate_cast<uchar>( (g_nContrastValue*0.01)*(image.at<Vec3b>(y,x)[c] ) + g_nBrightValue );
                     }
              }
       }

讲解：

为了访问图像的每一个像素，我们使用这样的语法： image.at<Vec3b>(y,x)[c]
- 其中，y是像素所在的行， x是像素所在的列， c是R、G、B（对应0、1、2）其中之一。
因为我们的运算结果可能超出像素取值范围（溢出），还可能是非整数（如果是浮点数的话），所以我们要用saturate_cast对结果进行转换，以确保它为有效值。
这里的a也就是对比度，一般为了观察的效果，取值为0.0到3.0的浮点值，但是我们的轨迹条一般取值都会整数，所以在这里我们可以，将其代表对比度值的nContrastValue参数设为0到300之间的整型，在最后的式子中乘以一个0.01，这样就可以完成轨迹条中300个不同取值的变化。所以在式子中，我们会看到saturate_cast<uchar>( (g_nContrastValue*0.01)*(image.at<Vec3b>(y,x)[c] ) + g_nBrightValue )中的g_nContrastValue*0.01。

四、图像对比度、亮度值调整示例

这个示例程序用两个轨迹条分别控制对比度和亮度值，有一定的可玩性。代码：

//-----------------------------------【程序说明】----------------------------------------------
//  程序名称:：【OpenCV入门教程之四】 创建Trackbar&图像对比度、亮度值调整 配套博文源码
// VS2010版  OpenCV版本：2.4.8
//  2014年3月18 日 Create by 浅墨
//------------------------------------------------------------------------------------------------
 
 
//-----------------------------------【头文件包含部分】---------------------------------------
//     描述：包含程序所依赖的头文件
//----------------------------------------------------------------------------------------------
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include"opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include <iostream>
 
//-----------------------------------【命名空间声明部分】---------------------------------------
//     描述：包含程序所使用的命名空间
//-----------------------------------------------------------------------------------------------  
using namespace std;
using namespace cv;
 
 
//-----------------------------------【全局函数声明部分】--------------------------------------
//     描述：全局函数声明
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
static void ContrastAndBright(int, void *);
 
//-----------------------------------【全局变量声明部分】--------------------------------------
//     描述：全局变量声明
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int g_nContrastValue; //对比度值
int g_nBrightValue;  //亮度值
Mat g_srcImage,g_dstImage;
//-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
//     描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int main(  )
{
       //改变控制台前景色和背景色
       system("color5F"); 
 
       //读入用户提供的图像
       g_srcImage= imread( "pic1.jpg");
              if(!g_srcImage.data ) { printf("Oh，no，读取g_srcImage图片错误~！n"); return false; }
       g_dstImage= Mat::zeros( g_srcImage.size(), g_srcImage.type() );
 
       //设定对比度和亮度的初值
       g_nContrastValue=80;
       g_nBrightValue=80;
 
       //创建窗口
       namedWindow("【效果图窗口】", 1);
 
       //创建轨迹条
       createTrackbar("对比度：", "【效果图窗口】",&g_nContrastValue,300,ContrastAndBright );
       createTrackbar("亮   度：","【效果图窗口】",&g_nBrightValue,200,ContrastAndBright );
      
       //调用回调函数
       ContrastAndBright(g_nContrastValue,0);
       ContrastAndBright(g_nBrightValue,0);
      
       //输出一些帮助信息
       cout<<endl<<"t嗯。好了，请调整滚动条观察图像效果~nn"
                     <<"t按下“q”键时，程序退出~!n"
                     <<"nnttttby浅墨";
 
       //按下“q”键时，程序退出
   while(char(waitKey(1)) != 'q') {}
       return0;
}
 
 
//-----------------------------【ContrastAndBright( )函数】------------------------------------
//     描述：改变图像对比度和亮度值的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
static void ContrastAndBright(int, void *)
{
 
       //创建窗口
       namedWindow("【原始图窗口】", 1);
 
       //三个for循环，执行运算 g_dstImage(i,j) =a*g_srcImage(i,j) + b
       for(int y = 0; y < g_srcImage.rows; y++ )
       {
              for(int x = 0; x < g_srcImage.cols; x++ )
              {
                     for(int c = 0; c < 3; c++ )
                     {
                            g_dstImage.at<Vec3b>(y,x)[c]= saturate_cast<uchar>( (g_nContrastValue*0.01)*(g_srcImage.at<Vec3b>(y,x)[c] ) + g_nBrightValue );
                     }
              }
       }
 
       //显示图像
       imshow("【原始图窗口】", g_srcImage);
       imshow("【效果图窗口】", g_dstImage);
}

运行这个程序会得到两个图片显示窗口。第一个为原图窗口，第二个为效果图窗口。在效果图窗口中可以调节两个轨迹条，来改变当前图片的对比度和亮度。