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十七、OpenCV中HighGUI模块的介绍和使用

news 2025/10/26 7:36:23

文章目录

- 一、使用cv::namedWindow()创建一个窗口
- 二、通过cv::imshow()显示图像
- 三、鼠标事件的使用
- 四、键盘事件的使用
- 五、滑动条的使用

一、使用cv::namedWindow()创建一个窗口

cv::namedWindow() 是 OpenCV 中用于创建一个显示窗口的函数，它通常与 cv::imshow() 一起使用，用于显示图像或视频帧。它属于 HighGUI 模块，是 OpenCV 提供的最基本 GUI 接口之一。

函数原型：

void cv::namedWindow(const std::string& winname, int flags = cv::WINDOW_AUTOSIZE);

参数说明：
在这里插入图片描述
窗口模式（flags）：

注意：只有在 WINDOW_NORMAL 模式下，用户才能手动改变窗口大小。其他模式如 AUTOSIZE 下，窗口会随图像大小自动变化。

使用示例
示例 1：创建并显示图像窗口

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat img = imread("test.jpg");if (img.empty()) {printf("图片加载失败！\n");return -1;}// 创建一个自动适应图像大小的窗口namedWindow("My Window", WINDOW_AUTOSIZE);// 在窗口中显示图像imshow("My Window", img);// 等待按键waitKey(0);return 0;
}

示例 2：创建一个可调整大小的窗口

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat img = imread("test.jpg");if (img.empty()) return -1;// 创建一个可缩放的窗口namedWindow("Resizable Window", WINDOW_NORMAL);imshow("Resizable Window", img);waitKey(0);return 0;
}

此时你可以拖动窗口边缘改变大小。

示例 3：与滑动条结合使用

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat img = imread("test.jpg");if (img.empty()) return -1;namedWindow("Brightness Control", WINDOW_NORMAL);int alpha = 50;createTrackbar("Brightness", "Brightness Control", &alpha, 100);while (true){Mat adjusted;img.convertTo(adjusted, -1, 1, alpha - 50);imshow("Brightness Control", adjusted);if (waitKey(30) == 27) break; // 按下 ESC 退出}return 0;
}

二、通过cv::imshow()显示图像

cv::imshow() 是 OpenCV 中最常用的图像显示函数之一，用于在一个窗口中显示图像。
它通常与 cv::namedWindow() 和 cv::waitKey() 搭配使用。
在语言模型中，编码器和解码器都是由一个个的 Transformer 组件拼接在一起形成的。

函数原型：

void cv::imshow(const std::string& winname, cv::InputArray mat);

参数说明：
在这里插入图片描述
函数作用：

在指定名称的窗口中显示一张图像。
如果窗口不存在，OpenCV 会自动创建一个 WINDOW_AUTOSIZE 类型的窗口。
显示内容会一直保留，直到：显示新的内容（再次调用 imshow()），或者窗口被关闭（cv::destroyWindow()）。

基本使用示例
示例 1：显示一张图片

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat img = imread("test.jpg"); // 读取图片if (img.empty()) {printf("无法读取图像！\n");return -1;}imshow("显示窗口", img);  // 显示图像waitKey(0);               // 等待按键（0 表示无限等待）return 0;
}

waitKey() 是必须的，否则窗口会一闪而过。waitKey() 会触发窗口事件处理（刷新显示、响应鼠标等）。

示例 2：手动创建可缩放窗口

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat img = imread("test.jpg");if (img.empty()) return -1;namedWindow("可调整大小窗口", WINDOW_NORMAL); // 可缩放窗口imshow("可调整大小窗口", img);waitKey(0);return 0;
}

示例 3：显示灰度图

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat gray = imread("test.jpg", IMREAD_GRAYSCALE); // 灰度读取imshow("灰度图", gray);waitKey(0);return 0;
}

示例 4：显示处理过程中的多张图像

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat img = imread("test.jpg");if (img.empty()) return -1;Mat gray, edges;cvtColor(img, gray, COLOR_BGR2GRAY);Canny(gray, edges, 100, 200);imshow("原图", img);imshow("灰度图", gray);imshow("边缘检测", edges);waitKey(0);return 0;
}

示例 5：实时显示视频帧（如摄像头）

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{VideoCapture cap(0); // 打开摄像头if (!cap.isOpened()) {printf("无法打开摄像头！\n");return -1;}while (true){Mat frame;cap >> frame;if (frame.empty()) break;imshow("摄像头实时画面", frame);// 按下 ESC 键退出if (waitKey(30) == 27) break;}return 0;
}

示例6：在窗口上实时更新图像

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat img = imread("test.jpg");if (img.empty()) return -1;namedWindow("动态显示", WINDOW_AUTOSIZE);for (int i = 0; i < 100; i++){Mat bright;img.convertTo(bright, -1, 1, i - 50); // 动态调节亮度imshow("动态显示", bright);if (waitKey(30) == 27) break; // ESC 退出}return 0;
}

三、鼠标事件的使用

OpenCV 的鼠标事件（Mouse Events）是图像交互中非常实用的一部分。通过它，你可以在显示窗口中响应鼠标点击、拖拽、移动等操作，从而实现图像标注、ROI选区、目标跟踪等功能。

函数原型：

void cv::setMouseCallback(const std::string& winname,cv::MouseCallback onMouse,void* userdata = nullptr
);

参数说明：
在这里插入图片描述
回调函数类型定义：

typedef void (*MouseCallback)(int event,        // 鼠标事件类型int x,            // 鼠标x坐标int y,            // 鼠标y坐标int flags,        // 组合键标志（如Ctrl/Shift等）void* userdata    // 用户数据指针
);

常用鼠标事件类型（event）：
在这里插入图片描述
组合键标志（flags）：

示例代码
打印鼠标坐标：

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;// 鼠标回调函数
void onMouse(int event, int x, int y, int flags, void* userdata)
{if (event == EVENT_MOUSEMOVE){printf("鼠标移动到 (%d, %d)\n", x, y);}else if (event == EVENT_LBUTTONDOWN){printf("左键按下: (%d, %d)\n", x, y);}else if (event == EVENT_RBUTTONDOWN){printf("右键按下: (%d, %d)\n", x, y);}
}int main()
{Mat img = Mat::zeros(400, 600, CV_8UC3);namedWindow("鼠标演示", WINDOW_AUTOSIZE);// 绑定鼠标事件setMouseCallback("鼠标演示", onMouse, nullptr);imshow("鼠标演示", img);waitKey(0);return 0;
}

鼠标绘制矩形（ROI选择）：

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;struct RectData {Point start, end;bool drawing = false;
};void onMouse(int event, int x, int y, int flags, void* userdata)
{RectData* data = reinterpret_cast<RectData*>(userdata);if (event == EVENT_LBUTTONDOWN) {data->drawing = true;data->start = Point(x, y);}else if (event == EVENT_MOUSEMOVE && data->drawing) {data->end = Point(x, y);}else if (event == EVENT_LBUTTONUP) {data->drawing = false;data->end = Point(x, y);printf("选取区域：(%d,%d) - (%d,%d)\n", data->start.x, data->start.y, data->end.x, data->end.y);}
}int main()
{Mat img = Mat::zeros(400, 600, CV_8UC3);Mat temp;RectData data;namedWindow("ROI绘制", WINDOW_AUTOSIZE);setMouseCallback("ROI绘制", onMouse, &data);while (true){img.copyTo(temp);if (data.drawing)rectangle(temp, data.start, data.end, Scalar(0, 255, 0), 2);imshow("ROI绘制", temp);if (waitKey(30) == 27) break; // 按ESC退出}return 0;
}

四、键盘事件的使用

在 OpenCV 中确实有按键事件（Keyboard Events），不过它不像鼠标事件那样需要回调函数，而是通过函数 cv::waitKey() 实现的。

核心函数：cv::waitKey()
函数原型：

int cv::waitKey(int delay = 0);

参数说明：
在这里插入图片描述
返回值：

如果用户按下某个键，则 waitKey() 返回该键的 ASCII 码值。
如果在 delay 毫秒内未检测到按键，则返回 -1。

原理说明
cv::waitKey() 其实有两个功能：

处理窗口刷新事件（否则 imshow() 的内容不会更新）
监听键盘输入事件

也就是说，不调用 waitKey()，图像窗口不会响应任何事件，包括显示更新和鼠标交互！

基本使用示例
示例 1：等待按键退出

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat img = imread("test.jpg");imshow("图像窗口", img);// 等待任意按键waitKey(0);return 0;
}

当你按任意键时，程序才会退出。

示例 2：定时刷新 + 检测按键

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{VideoCapture cap(0);if (!cap.isOpened()) return -1;while (true){Mat frame;cap >> frame;imshow("摄像头", frame);int key = waitKey(30);  // 等待30msif (key == 27) break;   // ESC退出}return 0;
}

每隔 30ms 刷新一次图像，并检查用户是否按下 ESC 键。这是典型的 OpenCV 实时显示循环写法。

常见按键值（ASCII码）
在这里插入图片描述
示例：按键控制显示行为

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;int main()
{Mat img = imread("test.jpg");if (img.empty()) return -1;imshow("按键控制", img);while (true){int key = waitKey(0);if (key == 27) // ESCbreak;else if (key == 's' || key == 'S'){imwrite("output.jpg", img);printf("图片已保存！\n");}else if (key == 'g' || key == 'G'){Mat gray;cvtColor(img, gray, COLOR_BGR2GRAY);imshow("按键控制", gray);printf("切换为灰度图\n");}}return 0;
}

五、滑动条的使用

在 OpenCV 中，滑动条其实就是一个 GUI 控件，可以用来实时调节参数（例如阈值、亮度、对比度、滤波半径等），而“滚动条”和“开关”在 OpenCV 中是通过滑动条或按钮模拟实现的。
函数原型：

int cv::createTrackbar(const std::string &trackbarname,const std::string &winname,int *value,int count,TrackbarCallback onChange = 0,void *userdata = 0
);

参数说明：
在这里插入图片描述
回调函数类型：

typedef void (*TrackbarCallback)(int pos, void* userdata);

pos：当前滑动条位置
userdata：用户自定义数据

滑动条基本示例：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
using namespace cv;
using namespace std;void onTrack(int pos, void* userdata)
{Mat* img = reinterpret_cast<Mat*>(userdata);Mat dst;img->convertTo(dst, -1, 1, pos - 50); // 调整亮度imshow("滑动条示例", dst);
}int main()
{Mat img = imread("test.jpg");if (img.empty()) return -1;namedWindow("滑动条示例", WINDOW_AUTOSIZE);int slider = 50; // 初始值createTrackbar("Brightness", "滑动条示例", &slider, 100, onTrack, &img);imshow("滑动条示例", img);waitKey(0);return 0;
}