目标

在本教程中，您将学习如何

为 viz 窗口创建您自己的回调键盘函数。
在 viz 窗口中显示您的 3D 直方图。

代码

您可以从这里下载代码。

#include <opencv2/core.hpp>
#include <opencv2/imgproc.hpp>
#include <opencv2/highgui.hpp>
#include <iostream>
 
using namespace std;
using namespace cv;
 
#ifdef HAVE_OPENCV_VIZ
 
#include <opencv2/viz.hpp>
 
const String keys =
"{Aide h usage ? help | | print this message }"
"{@arg1 | | Full path to color imag (3 channels)}"
;
 
 
struct Histo3DData {
    Mat histogram;
    int seuil;
    double threshold;
    Ptr<viz::Viz3d> fen3D;
    int nbWidget;
    bool status;
    double maxH;
    int code;
};
 
void DrawHistogram3D(Histo3DData &);
void AddSlidebar(String sliderName, String windowName, int sliderMin, int sliderMax, int valeurDefaut, int *sliderVal, void(*f)(int, void *), void *r);
void UpdateThreshold(int , void * r);
void KeyboardViz3d(const viz::KeyboardEvent &w, void *t);
 
 
void DrawHistogram3D(Histo3DData &h)
{
    int planSize = (int)h.histogram.step1(0);
    int cols = (int)h.histogram.step1(1);
    int rows = (int)planSize / cols;
    int plans = (int)h.histogram.total() / planSize;
h.fen3D->removeAllWidgets();
h.nbWidget=0;
    if (h.nbWidget==0)
h.fen3D->showWidget("Axis", viz::WCoordinateSystem(10));
    for (int k = 0; k < plans; k++)
    {
        for (int i = 0; i < rows; i++)
        {
            for (int j = 0; j < cols; j++)
            {
                double x = h.histogram.at<float>(k, i, j);
                if (x >= h.threshold)
                {
                    double r=std::max(x/h.maxH,0.1);
                    viz::WCube s(Point3d(k - r / 2, i - r / 2, j - r / 2), Point3d(k + r / 2, i + r / 2, j + r / 2), false, viz::Color(j / double(plans) * 255, i / double(rows) * 255, k / double(cols) * 255));
h.fen3D->showWidget(format("I3d%d", h.nbWidget++), s);
                }
            }
        }
    }
h.status = false;
}
void KeyboardViz3d(const viz::KeyboardEvent &w, void *t)
{
Histo3DData *x=(Histo3DData *)t;
   if (w.action)
cout << "您按下了 "<< w.symbol<< " 在 viz 窗口中 "<<x->fen3D->getWindowName()<<"\n";
x->code= w.code;
   switch (w.code) {
   case '/'
x->status=true;
x->threshold *= 0.9;
       break;
   case '*'
x->status = true;
x->threshold *= 1.1;
       break;
    }
   if (x->status)
   {
cout << x->threshold << "\n";
DrawHistogram3D(*x);
   }
}
 
 
void AddSlidebar(String sliderName, String windowName, int sliderMin, int sliderMax, int defaultSlider, int *sliderVal, void(*f)(int, void *), void *r)
{
    createTrackbar(sliderName, windowName, sliderVal, 1, f, r);
    setTrackbarMin(sliderName, windowName, sliderMin);
    setTrackbarMax(sliderName, windowName, sliderMax);
    setTrackbarPos(sliderName, windowName, defaultSlider);
}
 
 
void UpdateThreshold(int , void * r)
{
Histo3DData *h = (Histo3DData *)r;
h->status=true;
h->threshold = h->seuil/1000000.0;
cout<<"Widget : "<<h->nbWidget<<","<< h->threshold<<"\n";
}
 
int main (int argc,char **argv)
{
    CommandLineParser parser(argc, argv, keys);
 
    if (parser.has("help"))
    {
parser.printMessage();
        return 0;
    }
    String nomFic = parser.get<String>(0);
    Mat img;
    if (nomFic.length() != 0)
    {
img = imread(nomFic, IMREAD_COLOR);
        if (img.empty())
        {
cout << "图像不存在！";
            return 0;
        }
    }
    else
    {
img = Mat(512,512,CV_8UC3);
parser.printMessage();
        RNG r;
r.fill(img(Rect(0, 0, 256, 256)), RNG::NORMAL, Vec3b(60, 40, 50), Vec3b(10, 5, 20));
r.fill(img(Rect(256, 0, 256, 256)), RNG::NORMAL, Vec3b(160, 10, 50), Vec3b(20, 5, 10));
r.fill(img(Rect(0, 256, 256, 256)), RNG::NORMAL, Vec3b(90, 100, 50), Vec3b(10, 20, 20));
r.fill(img(Rect(256, 256, 256, 256)), RNG::NORMAL, Vec3b(100, 10, 150), Vec3b(10, 5, 40));
    }
Histo3DData h;
h.status=true;
h.seuil=90;
h.threshold= h.seuil/1000000.0;
    float hRange[] = { 0, 256 };
    const float* etendu[] = { hRange, hRange,hRange };
    int hBins = 32;
    int histSize[] = { hBins, hBins , hBins };
    int channel[] = { 2, 1,0 };
    calcHist(&img, 1, channel, Mat(), h.histogram, 3, histSize, etendu, true, false);
    normalize(h.histogram, h.histogram, 100.0/(img.total()), 0, NORM_MINMAX, -1, Mat());
    minMaxIdx(h.histogram,NULL,&h.maxH,NULL,NULL);
    namedWindow("Image");
    imshow("Image",img);
AddSlidebar("threshold","Image",0,100,h.seuil,&h.seuil, UpdateThreshold,&h);
    waitKey(30);
h.fen3D = makePtr<viz::Viz3d>("3D 直方图");
h.nbWidget=0;
h.fen3D->registerKeyboardCallback(KeyboardViz3d,&h);
DrawHistogram3D(h);
    while (h.code!=27)
    {
h.fen3D->spinOnce(1);
        if (h.status)
DrawHistogram3D(h);
        if (h.code!=27)
h.code= waitKey(30);
    }
    return 0;
}
#else
 
int main(int argc, char **argv)
{
cout << " 您需要 VIZ 模块\n";
return 0;
}
#endif

解释

以下是程序的一般结构

您可以在命令行中提供图像的完整路径
CommandLineParser parser(argc, argv, keys);

if (parser.has("help"))

{

parser.printMessage();

return 0;

}

String nomFic = parser.get<String>(0);

Mat img;

if (nomFic.length() != 0)

{

img = imread(nomFic, IMREAD_COLOR);

if (img.empty())

{

cout << "图像不存在！";

return 0;

}

}

或者不带路径，会生成一个合成图像，其像素值呈高斯分布，在第一象限中 cv::RNG::fill 中心（60+/-10,40+/-5,50+/-20），在第二象限中（160+/-20,10+/-5,50+/-10），在第三象限中（90+/-10,100+/-20,50+/-20），在第四象限中（100+/-10,10+/-5,150+/-40）。
else

{

img = Mat(512,512,CV_8UC3);

parser.printMessage();

RNG r;

r.fill(img(Rect(0, 0, 256, 256)), RNG::NORMAL, Vec3b(60, 40, 50), Vec3b(10, 5, 20));

r.fill(img(Rect(256, 0, 256, 256)), RNG::NORMAL, Vec3b(160, 10, 50), Vec3b(20, 5, 10));

r.fill(img(Rect(0, 256, 256, 256)), RNG::NORMAL, Vec3b(90, 100, 50), Vec3b(10, 20, 20));

r.fill(img(Rect(256, 256, 256, 256)), RNG::NORMAL, Vec3b(100, 10, 150), Vec3b(10, 5, 40));

}

使用opencv cv::calcHist 和 cv::normalize 计算图像的三维直方图，范围在 0 到 100 之间。
Histo3DData h;

h.status=true;

h.seuil=90;

h.threshold= h.seuil/1000000.0;

float hRange[] = { 0, 256 };

const float* etendu[] = { hRange, hRange,hRange };

int hBins = 32;

int histSize[] = { hBins, hBins , hBins };

int channel[] = { 2, 1,0 };

calcHist(&img, 1, channel, Mat(), h.histogram, 3, histSize, etendu, true, false);

normalize(h.histogram, h.histogram, 100.0/(img.total()), 0, NORM_MINMAX, -1, Mat());

minMaxIdx(h.histogram,NULL,&h.maxH,NULL,NULL);

通道分别为 2、1 和 0，以便在对象 cv::viz::WCoordinateSystem 中与 Viz 轴颜色同步。

在图像窗口中插入一个滑块。滑块的初始值为 90，这意味着只有直方图单元格大于 9/100000.0（对于 512X512 像素的图像，为 23 个像素）才会显示。
namedWindow("Image");

imshow("Image",img);

AddSlidebar("threshold","Image",0,100,h.seuil,&h.seuil, UpdateThreshold,&h);

waitKey(30);

我们准备打开一个带有回调函数的 viz 窗口，以捕获 viz 窗口中的键盘事件。使用 cv::viz::Viz3d::spinOnce 使键盘事件能够在 cv::imshow 窗口中也被捕获。
h.fen3D = makePtr<viz::Viz3d>("3D 直方图");

h.nbWidget=0;

h.fen3D->registerKeyboardCallback(KeyboardViz3d,&h);

DrawHistogram3D(h);

while (h.code!=27)

{

h.fen3D->spinOnce(1);

if (h.status)

DrawHistogram3D(h);

if (h.code!=27)

h.code= waitKey(30);

}

函数 DrawHistogram3D 处理直方图 Mat 以在 Viz 窗口中显示它。可以使用以下代码找到三维 Mat 中的平面、行和列数
int planSize = (int)h.histogram.step1(0);

int cols = (int)h.histogram.step1(1);

int rows = (int)planSize / cols;

int plans = (int)h.histogram.total() / planSize;

h.fen3D->removeAllWidgets();

h.nbWidget=0;

if (h.nbWidget==0)

h.fen3D->showWidget("Axis", viz::WCoordinateSystem(10));

要获得特定位置的直方图值，我们使用 cv::Mat::at(int i0,int i1, int i2) 方法，它接受三个参数 k、i 和 j，其中 k 是平面编号，i 是行编号，j 是列编号。
for (int k = 0; k < plans; k++)

{

for (int i = 0; i < rows; i++)

{

for (int j = 0; j < cols; j++)

{

double x = h.histogram.at<float>(k, i, j);

if (x >= h.threshold)

{

double r=std::max(x/h.maxH,0.1);

viz::WCube s(Point3d(k - r / 2, i - r / 2, j - r / 2), Point3d(k + r / 2, i + r / 2, j + r / 2), false, viz::Color(j / double(plans) * 255, i / double(rows) * 255, k / double(cols) * 255));

h.fen3D->showWidget(format("I3d%d", h.nbWidget++), s);

}

}

}

}
回调函数的原理与鼠标回调函数相同。按下的键码位于类 cv::viz::KeyboardEvent 的代码字段中。
void KeyboardViz3d(const viz::KeyboardEvent &w, void *t)

{

Histo3DData *x=(Histo3DData *)t;

if (w.action)

cout << "您按下了 "<< w.symbol<< " 在 viz 窗口中 "<<x->fen3D->getWindowName()<<"\n";

x->code= w.code;

switch (w.code) {

case '/'

x->status=true;

x->threshold *= 0.9;

break;

case '*'

x->status = true;

x->threshold *= 1.1;

break;

}

if (x->status)

{

cout << x->threshold << "\n";

DrawHistogram3D(*x);

}

}

结果

以下是程序在没有参数且阈值为 50 时的情况。