2 opencv-python核心库模块core

core模块定义了opencv中的基础数据结构和基础运算，是整个库的核心模块。而mat数据结构是opencv中最重要的数据结构，是opencv中图像最常用的存储格式。

1 基本数据结构

opencv的基本数据结构有mat数据结构，point数据结构，rect数据结构，size数据结构。

1）在python中，mat类型的对象构造操作可以通过numpy来实现（创建图像矩阵）

如下代码构建全0矩阵m1，然后将所有值初始化为128，还可以用copy进行矩阵拷贝，也可以对图像数据的部分原始值进行修改。

import cv2
import numpy as np        #python中，mat类型的对象通过numpy来实现

m1 = np.zeros([512,512],np.uint8)  #创建全0二维矩阵
m1[:] = 128  #初始化赋值

m2 = m1.copy()   #把m1图像拷贝到m2
m2[128:384,128:384] = 0  #将行，列为128到384的区域像素值赋值为0

cv2.imshow('m2',m2)
cv2.imshow('m1',m1)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

可以对图像矩阵进行裁剪和缩放，裁剪直接用python的切片来完成，缩放可以用opencv的 resize() 函数来操作。resize函数介绍如下：

cv2.resize(src, dsize[, dst[, fx[, fy[, interpolation]]]]) -> dst

参数说明：

src：原图像；dst：改变大小的目标图像；dsize：输出图像的大小。

fx：width方向的缩放比例；fy：height方向的缩放比例；

interpolation：指定插值的方式，图像resize之后，像素要重新计算，靠这个参数来指定重新计算像素的方式，有以下几种：
INTER_NEAREST - 最邻近插值
INTER_LINEAR - 双线性插值，如果最后一个参数你不指定，默认使用这种方法
INTER_AREA -区域插值
INTER_CUBIC - 4x4像素邻域内的双立方插值
INTER_LANCZOS4 - 8x8像素邻域内的Lanczos插值

有两点需要注意：1 dsize和fx/fy不能同时为0。指定dsize的值，让fx和fy直接省略或置0 或者 dsize=None或置 (0,0)，指定fx和fy的值，（dsize不可省略，会报错）。2 图像的size是(h,w)，而
resize的操作是先w,再h。

import cv2         #图像裁剪和缩放
import numpy as np

img = cv2.imread('cat.jpg')
cv2.imshow('cat',img)

rows = img.shape[0]   #图像的行（高） [h,w,c]
cols = img.shape[1] #图像的列（宽）

img2 = img.copy()    #把img1图像拷贝到img2
img2 = cv2.resize(img2,(int(cols/2),int(rows/2)))  #图像尺寸减小为原来的一半，不是裁剪 [w,h]
cv2.imshow('img2',img2)

img3 = img[0:int(rows/2),0:int(cols/2)]   #图像裁剪为原来的1/4，用切片来裁剪，cropped_image = img[80:280, 150:330]  切片img[高，宽]

cv2.imshow('img3',img3)

cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

2）在opencv中，点的定义由point类实现。python语言中，point类型可以由tuple元组表示，然后利用numpy进行点乘和叉乘计算。

import numpy as np     #tuple元组点乘叉乘（向量内积/外积）

point1 = (10,20)
point2 = (2,4)
print(type(point1))  #tuple（元组，有序且不可更改的集合）类型，
# 元组与列表相似，不同之处在于元组的元素不能修改，而列表的元素可以修改。元组使用小括号()，列表使用中括号[]。

res1 = np.dot(point1,point2) #点乘
print('res1',res1)

point3 = (1,2,3)
point4 = (4,5,6)

res2 = np.cross(point3,point4)  #叉乘，输出一个向量，方向垂直于输入两向量形成的平面
print('res2',res2)

3）opencv中定义了矩形的表示类rect，模板类rect定义了顶点坐标，宽高，面积等信息的获取操作，以及矩形是否包含点的判断操作。在python中的rect也是通过tuple类型的数据表示，即左上角坐标点（x,y）和矩形宽高4个值表示的rect为（x,y,w,h）的形式，在需要传入rect数据类型的地方，可以按照tuple类型的数据传入。

4）opencv的很多函数中都需要传入size类型的参数，比如mat类的后置函数为mat(Size size,int type)，需要通过size类型对象传入构造矩阵的尺寸。size类型对象包含两个成员变量width和height。python中的size对象也是通过tuple类型的数据表示，即 (w,h) 的形式传入宽高数据的，在需要传入size数据类型的地方，可以按照tuple类型的数据传入。

2 矩阵运算

core模块中提供了图像矩阵的基本运算，opencv对这些基本运算都做了封装，比如四则运算，位运算，比较运算等。