Java开发Opencv之(二)读取与显示图片

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-06-08 13:49 260阅读 0赞

上一篇介绍了Java版本的OpenCV环境配置以及第一个示例程序，在第一个示例程序中，只是使用了控制台输出的方式，打印图像mat对象的一些信息，没有使用GUI形式展示出来。而且程序的结构以及运行方式等也没有做详细的介绍。这篇文章就这些问题展开详细的说明，为了有直观的认识，先把这篇文章要实现的效果展现出来，如下图，换了一张大图来展示。

![620858-20160328225955441-188476176.png][]

具体调用的方法如下就两行，new一个对象然后调用imshow()方法：

public static void main(String[] args) {
    
            Mat mat = Imgcodecs.imread("E:/test.png");
            ImageViewer imageViewer = new ImageViewer(mat, "第一幅图片");
            imageViewer.imshow();
    
        }

以下是显示该图像的代码，是不是很简单。过程就是将OpenCV中的mat对象中的像素数据转成Java中的Image对象，然后使用Java的界面方法新建一个GUI，将这个Image对象显示出来。

package com.zmx.opencvtest;
    
    import org.opencv.core.Mat;
    
    import javax.swing.*;
    import java.awt.*;
    import java.awt.image.BufferedImage;
    import java.awt.image.DataBufferByte;
    
    
    public class ImageViewer {
    
        private JLabel imageView;
        private Mat image;
        private String windowName;
    
        /**
         * 如果使用junit测试时调用该方法，图像会一闪而过，可通过sleep()等方式暂时显示
         * @param
         */
        public ImageViewer(Mat image) {
            this.image = image;
        }
    
    
        /**
         * @param image      要显示的mat
         * @param windowName 窗口标题
         */
        public ImageViewer(Mat image, String windowName) {
            this.image = image;
            this.windowName = windowName;
        }
    
        /**
         * 图片显示
         */
        public void imshow() {
            setSystemLookAndFeel();
            Image loadedImage = toBufferedImage(image);
            JFrame frame = createJFrame(windowName, image.width(), image.height());
            imageView.setIcon(new ImageIcon(loadedImage));
            frame.pack();
            frame.setLocationRelativeTo(null);
            frame.setVisible(true);
            frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);// 用户点击窗口关闭
        }
    
        private void setSystemLookAndFeel() {
            try {
                UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (InstantiationException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (UnsupportedLookAndFeelException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        private JFrame createJFrame(String windowName, int width, int height) {
            JFrame frame = new JFrame(windowName);
            imageView = new JLabel();
            final JScrollPane imageScrollPane = new JScrollPane(imageView);
            imageScrollPane.setPreferredSize(new Dimension(width, height));
            frame.add(imageScrollPane, BorderLayout.CENTER);
            frame.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);
            return frame;
        }
    
    
        private Image toBufferedImage(Mat matrix) {
            int type = BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY;
            if (matrix.channels() > 1) {
                type = BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR;
            }
            int bufferSize = matrix.channels() * matrix.cols() * matrix.rows();
            byte[] buffer = new byte[bufferSize];
            matrix.get(0, 0, buffer); // 获取所有的像素点
            BufferedImage image = new BufferedImage(matrix.cols(), matrix.rows(), type);
            final byte[] targetPixels = ((DataBufferByte) image.getRaster().getDataBuffer()).getData();
            System.arraycopy(buffer, 0, targetPixels, 0, buffer.length);
            return image;
        }
    }

我们再回过头看看整个项目，就目前来说还没用到OpenCV的任何算法，只是用了mat对象作为图像的缓存中转显示，用纯Java方法调用也能达到一样的效果。但是实现的过程却是不同的。我们看读取图像的方法：

Mat mat = Imgcodecs.imread("E:/test.png");

只有一行代码，就将图像读取为Mat对象了，再来看imread()的内部实现代码：

1 public class Imgcodecs {
     2 ......
     3     public static Mat imread(String filename)
     4     {
     5         
     6         Mat retVal = new Mat(imread_1(filename));
     7         
     8         return retVal;
     9     }
    10 
    11 ......
    12     private static native long imread_1(String filename);
    13 ......
    14 }
    15 
    16 ......
    17 
    18 public class Mat {
    19 
    20     public final long nativeObj;
    21 
    22     public Mat(long addr)
    23     {
    24         if (addr == 0)
    25             throw new java.lang.UnsupportedOperationException("Native object address is NULL");
    26         nativeObj = addr;
    27     }
    28 ......
    29 }

在Imgcodes类中调用了imread()方法，再看该方法内部，new了一个Mat对象，使用了imread\_1()方法,却返回的是long给Mat。继续跟踪mat()的构造方法，将long型的addr传给了nativeObj。这么看来这个Mat对象貌似就是个long型的地址似的，实则不然，其实在这里有个最重要的方法，那就是private static native long imread\_1(String filename); 乍看这个方法跟其他的方法并没有什么不同，但是却不能继续往下跟踪了，无法查看其具体的实现。但跟普通的java方法，多了native这个关键字，那这个关键字又是做什么用的呢？

简单来说这个方法就是连通Java代码和C++代码的桥梁，但却是单向的，只能从Java端调用C++程序，当然是编译后的可执行文件。以上面的代码为例，OpenCV官方用C++代码实现了一个imread\_1()的方法，参数是文件名(包含路径)，返回值是这个mat对象在内存中的地址，这个方法编译生成.dll文件，所以在程序运行之前需要指定.dll文件的位置（VM选项指定的-Djava.library.path=![0050.png_rev_2.6.1][]![0052.png_rev_2.6.1][]![004F.png_rev_2.6.1][]![004A.png_rev_2.6.1][]![0045.png_rev_2.6.1][]![0043.png_rev_2.6.1][]![0054.png_rev_2.6.1][] ![0044.png_rev_2.6.1][] ![0049.png_rev_2.6.1][]![0052.png_rev_2.6.1][]  PROJECTDIR\\opencv\\x64）和动态链接库的文件名（System.loadLibrary(Core.NATIVE\_LIBRARY\_NAME);）。这就是JNI(Java Native Interface)，更多关于JNI的知识可详细参考其他资料，这里只是简单介绍Java版本的OpenCV程序的调用过程。

到这里大家已经应该明白了，所有的Java版本的OpenCV算法部分的代码都是采用C++写的，然后通过Java的JNI方式来调用的，所以理论上Java版本的程序并不会慢多少。

最后介绍一下easy\_opencv的项目结构：

![620858-20160330215618566-441610984.jpg][]

如上图所示：

*  .idea/目录以及easy\_opencv.iml是idea项目的配置信息，用户无需关注都是自动生成的，而且在git上我已经屏蔽了这两个本地文件（目录），所以你的电脑上可能跟我的不一致。
 *  opencv/ 目录下是opencv的动态链接库程序以及jar包。
 *  src/是我们保存代码的主要目录。java/路径下就是具体的代码。
 *  resources/ 顾名思义就是资源文件的目录，以后所有程序需要用的图片等资源都将放到该目录下。
 *  test/是测试目录
 *  pom.xml就是maven工程的配置文件，一些包的依赖等需要在这里配置。

如果对这些有疑问的话，可以上网搜索一下java maven工程，其采用了约定大于配置的方式，方便了应用程序的管理和开发。

[620858-20160328225955441-188476176.png]: /images/20220608/abb0aa1f4b114e84965a59caedccbcc9.png
[0050.png_rev_2.6.1]: http://mathjax.cnblogs.com/2_6_1/fonts/HTML-CSS/TeX/png/Math/Italic/141/0050.png?rev=2.6.1
[0052.png_rev_2.6.1]: /images/20220608/32e64ef11dd844df866b14ee192162af.png
[004F.png_rev_2.6.1]: http://mathjax.cnblogs.com/2_6_1/fonts/HTML-CSS/TeX/png/Math/Italic/141/004F.png?rev=2.6.1
[004A.png_rev_2.6.1]: http://mathjax.cnblogs.com/2_6_1/fonts/HTML-CSS/TeX/png/Math/Italic/141/004A.png?rev=2.6.1
[0045.png_rev_2.6.1]: http://mathjax.cnblogs.com/2_6_1/fonts/HTML-CSS/TeX/png/Math/Italic/141/0045.png?rev=2.6.1
[0043.png_rev_2.6.1]: http://mathjax.cnblogs.com/2_6_1/fonts/HTML-CSS/TeX/png/Math/Italic/141/0043.png?rev=2.6.1
[0054.png_rev_2.6.1]: http://mathjax.cnblogs.com/2_6_1/fonts/HTML-CSS/TeX/png/Math/Italic/141/0054.png?rev=2.6.1
[0044.png_rev_2.6.1]: http://mathjax.cnblogs.com/2_6_1/fonts/HTML-CSS/TeX/png/Math/Italic/100/0044.png?rev=2.6.1
[0049.png_rev_2.6.1]: http://mathjax.cnblogs.com/2_6_1/fonts/HTML-CSS/TeX/png/Math/Italic/141/0049.png?rev=2.6.1
[620858-20160330215618566-441610984.jpg]: /images/20220608/7dde7dd7dd6c4b33aec881823864d2a8.png