從零開始學OpenCV（簡體書）

本書從零基礎讀者的角度出發，通過通俗易懂的語言、豐富多彩的實例，循序漸進地讓讀者在實踐中學習Python OpenCV編程知識，並提升自己的實際開發能力。
全書共分為4篇16章，內容包括搭建開發環境、圖像處理基礎、NumPy模塊、繪製圖形和文字、閾值、圖像運算、腐蝕與膨脹、圖像的幾何變換、濾波器、模板匹配、圖像輪廓、圖形檢測、視頻處理、人臉跟蹤與識別、MR機讀答題卡、MR智能視頻打卡系統等。書中知識點講解細致，側重介紹每個知識點的使用場景，涉及的代碼給出了詳細的注釋，可以使讀者輕鬆領會OpenCV程序開發的精髓，快速提高開發技能。同時，本書配套了大量教學視頻，掃碼即可觀看，還提供所有程序源文件，方便讀者實踐。
本書適合Python OpenCV、人工智能、機器視覺初學者自學使用，也可用作高等院校相關專業的教材及參考書。

本書具有如下特色：
? 由淺入深，循序漸進。本書以入門讀者為物件，先從語言基礎學起，再學習語言的核心技術，然後學習高 級應用，*後學習開發一個完整項目。講解過程中步驟詳盡，版式新穎，使讀者在閱讀時一目了然，從而快速掌握書中內容。
? 語音視頻，講解詳盡。書中每一章節均提供聲圖並茂的教學視頻，讀者可以掃描書中對應的二維碼隨時隨地學習。這些視頻能夠引導初學者快速入門，感受編程的快樂和成就感，增強進一步學習的信心，從而快速成為編程高手。
? 實例典型，輕鬆易學。通過例子學習是好的學習方式，本書通過“一個知識點、一個例子、一個結果、一段評析、一個綜合應用”的模式，透徹詳盡地講述了實際開發中所需的各類知識。另外，為了便於讀者閱讀程序代碼，快速學習編程技能，書中幾乎每行代碼都提供了注釋。
? 精彩欄目，貼心提醒。本書根據需要在各章安排了很多“注意”“說明”“技巧”等小欄目，讓讀者可以在學習過程中更輕鬆地理解相關知識點及概念，更快地掌握個別技術的應用技巧。
? 附贈資源，優質服務。除配套視頻和源程序外，本書還贈送相關資源庫、題庫，同時為讀者提供社區技術支持、QQ在線答疑等學習服務，收獲更好的學習體驗。

OpenCV是一個由C++語言編寫並進行深度優化的、開源的、跨平臺的計算機視覺庫。OpenCV提供了500多個容易使用的方法，幫助開發人員在實際開發中快速、精巧地建立視覺應用。OpenCV自測試版本發布以來，被廣泛地用於各個領域和科研工作中。面臨著Python語句的迅速崛起，Python OpenCV成為了一個很好的學習方向。本書雖然講解的只是Python OpenCV的冰山一角，但是能夠幫助零基礎用戶快速入門。
本書內容
本書包含了學習Python OpenCV的各類知識，分為4篇、共16章的內容。本書結構如下圖所示。
第1篇：基礎知識篇。本篇主要對Python OpenCV的基礎知識進行詳解，包括搭建開發環境、圖像處理基礎、NumPy模塊、繪製圖形和文字等內容。
第2篇：處理圖像篇。本篇主要講解如何使用Python OpenCV提供的方法對圖像進行處理，包括閾值、圖像運算、腐蝕與膨脹、圖像的幾何變換、濾波器等內容。
第3篇：識別圖像和處理視頻篇。本篇主要包括兩個方面：識別圖像和處理視頻。它們包括模板匹配、圖像輪廓、圖形檢測、視頻處理、人臉跟蹤與識別等內容。
第4篇：項目開發篇。學習編程的最終目的是進行開發，解決實際問題，本篇通過MR機讀答題卡和MR智能視頻打卡系統，講解如何使用所學的Python OpenCV知識開發項目。
本書特點
知識講解詳盡細致。本書以零基礎入門學員為物件，力求將知識點講解得更加詳細，在降低學習難度的同時，讓讀者掌握得更加全面。
學練結合案例實用。本書通過實用的案例對所講解的知識點進行解析，讓讀者不只學會知識，還能夠知道把學會的知識用在哪裡。
思維導圖總結知識。每章最後都會使用思維導圖總結本章介紹的知識，從而能夠幫助讀者“溫故知新”。
配套高清視頻講解。本書資源包中提供了同步高清教學視頻，讀者可以觀看這些視頻更快速地學習，達到事半功倍的學習效果。
讀者物件
初學編程的自學者 編程愛好者
大中專院校的老師和學生 相關培訓機構的老師和學員
畢業設計的學生 初、中、高級程序開發人員
程序測試及維護人員 參加實習的“菜鳥”程序員
讀者服務
為了方便解決本書疑難問題，我們提供了多種服務方式，並由作者團隊提供在線技術指導和社區服務，服務方式如下：
√ 企業QQ：4006751066
√ QQ群：337212027
√ 服務電話：400-67501966、0431-84978981
本書約定
開發環境及工具如下：
√ 操作系統：Windows7、Windows 10等。
√ 開發工具：Python 3.9（兼容Python 3.x）、OpenCV 4.2.0及其以上版本、NumPy 1.18.2及其以上版本、PyCharm。
致讀者
本書由明日科技Python程序開發團隊組織編寫，主要人員有趙寧、王小科、申小琦、李菁菁、何平、張鑫、周佳星、王國輝、李磊、賽奎春、楊麗、高春艷、張寶華、龐鳳、宋萬勇、葛忠月等。在編寫過程中，我們以科學、嚴謹的態度，力求精益求精，但疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
感謝您閱讀本書，零基礎編程，一切皆有可能，希望本書能成為您編程路上的敲門磚。
祝讀書快樂！

編著者

第1篇　基礎知識篇
第章　搭建開發環境 2 視頻講解：6節，26分鐘
1.1　OpenCV概述 3
1.1.1　OpenCV包含的模塊 3
1.1.2　OpenCV的發展歷程 4
1.1.3　OpenCV的應用 4
1.1.4　Python與OpenCV 4
1.2　Python的下載和安裝 5
1.2.1　如何查看計算機操作系統的位數 5
1.2.2　下載Python安裝包 5
1.2.3　Windows 64位系統上安裝Python 7
1.2.4　測試Python是否安裝成功 9
1.3　Python OpenCV的下載和安裝 10
1.3.1　下載和安裝OpenCV-Contrib-Python庫 10
1.3.2　測試OpenCV-Contrib-Python庫和NumPy庫是否安裝成功 11
1.4　PyCharm的下載和安裝 11
1.4.1　下載PyCharm 11
1.4.2　安裝PyCharm 12
1.4.3　啟動並配置PyCharm 14
本章知識思維導圖 19

第2章　圖像處理基礎 20 視頻講解：13節，38分鐘
2.1　圖像處理的基本操作 21
2.1.1　讀取圖像 21
[實例2.1]　讀取當前項目目錄下的圖像 21
2.1.2　顯示圖像 22
[實例2.2]　窗口顯示圖像 23
2.1.3　保存圖像 24
[實例2.3]　保存圖像 24
2.1.4　獲取圖像屬性 25
[實例2.4]　打印彩色圖像和灰度圖像的屬性 25
2.2　像素 26
2.2.1　確定像素的位置 26
[實例2.5]　表示圖2.8中的指定像素 28
2.2.2　獲取像素的BGR值 28
2.2.3　修改像素的BGR值 30
[實例2.6]　修改圖2.7中的指定區域內的所有像素 30
2.3　色彩空間 31
2.3.1　GRAY色彩空間 31
[實例2.7]　從BGR色彩空間轉換到GRAY色彩空間 32
2.3.2　HSV色彩空間 33
[實例2.8]　從BGR色彩空間轉換到HSV色彩空間 34
2.4　通道 34
2.4.1　拆分通道 34
[實例2.9]　拆分一幅BGR圖像中的通道 35
[實例2.10]　拆分一幅HSV圖像中的通道 36
2.4.2　合並通道 38
[實例2.11]　按B→G→R的順序合並通道 38
[實例2.12]　合並H通道圖像、S通道圖像和V通道圖像 39
2.4.3　綜合運用拆分通道和合並通道 40
[實例2.13]　只把H通道的值調整為180 40
2.4.4　alpha通道 42
[實例2.14]　調整A通道的值 42
本章知識思維導圖 44

第3章　NumPy模塊 45 視頻講解：5節，35分鐘
3.1　NumPy模塊與OpenCV 46
3.2　數組的類型 46
3.3　創建數組 47
3.3.1　最常規的array()方法 47
[實例3.1]　創建一維數組和二維數組 48
[實例3.2]　創建浮點類型數組 48
[實例3.3]　創建三維數組 49
3.3.2　創建指定維度和數據類型未初始化的數組 49
[實例3.4]　創建2行3列的未初始化數組 49
3.3.3　創建用0填充的數組 49
[實例3.5]　創建純0數組 49
3.3.4　創建用1填充的數組 50
[實例3.6]　創建純1數組 50
3.3.5　創建隨機數組 50
[實例3.7]　創建隨機數組 50
3.4　操作數組 51
3.4.1　加法運算 51
[實例3.8]　對數組做加法運算 51
3.4.2　減法和乘除法運算 51
[實例3.9]　對數組做減法、乘法和除法運算 52
3.4.3　冪運算 52
[實例3.10]　兩個數組做冪運算 52
3.4.4　比較運算 53
[實例3.11]　使用邏輯運算符比較數組 53
3.4.5　復制數組 53
[實例3.12]　復制數據，比較復制的結果與原數組是否相同 53
[實例3.13]　復制圖像 54
3.5　數組的索引和切片 55
3.5.1　索引 55
[實例3.14]　查找一維數組索引為0的元素 55
3.5.2　切片式索引 55
[實例3.15]　獲取數組中某範圍內的元素 56
[實例3.16]　使用不同的切片式索引操作獲取數組中的元素 56
3.5.3　二維數組索引 57
[實例3.17]　用三種方式獲取二維數組中的元素 57
3.5.4　二維數組切片式索引 58
[實例3.18]　對二維數組進行切片式索引操作 58
3.6　創建圖像 59
3.6.1　創建黑白圖像 59
[實例3.19]　創建純黑色圖像 59
[實例3.20]　創建純白色圖像 59
[實例3.21]　在黑色圖像內部繪製白色矩形 60
[實例3.22]　創建黑白相間的圖像 60
3.6.2　創建彩色圖像 61
[實例3.23]　創建彩色圖像 61
3.6.3　創建隨機圖像 62
[實例3.24]　創建隨機像素的雪花點圖像 62
3.7　拼接圖像 63
3.7.1　水平拼接數組 63
3.7.2　垂直拼接數組 63
3.7.3　在圖像處理中的應用 64
[實例3.25]　按照水平和垂直兩種方式拼接兩個圖像 64
本章知識思維導圖 66

第4章　繪製圖形和文字 67 視頻講解：9節，23分鐘
4.1　線段的繪製 68
[實例4.1]　繪製線段並拼成一個“王”字 68
[實例4.2]　繪製99條長度、方向、寬度、顏色隨機的線段 69
4.2　矩形的繪製 71
[實例4.3]　繪製一個矩形邊框 71
[實例4.4]　繪製正方形 72
4.3　圓形的繪製 73
[實例4.5]　繪製“交通燈” 74
[實例4.6]　繪製同心圓 74
[實例4.7]　繪製27個隨機實心圓 75
4.4　多邊形的繪製 76
[實例4.8]　繪製一個等腰梯形邊框 77
[實例4.9]　繪製五角星 78
4.5　文字的繪製 79
[實例4.10]　繪製文字“OpenCV” 80
4.5.1　文字的斜體效果 81
[實例4.11]　繪製指定字體樣式的文字並呈現斜體效果 81
4.5.2　文字的垂直鏡像效果 82
[實例4.12]　繪製呈現垂直鏡像效果的“OpenCV” 82
4.5.3　在圖像上繪製文字 83
[實例4.13]　在圖像上繪製文字 83
4.6　動態繪製圖形 83
[實例4.14]　彈球動畫 84
本章知識思維導圖 86

第5章　閾值 88 視頻講解：10節，18分鐘
5.1　閾值概述 89
5.2　閾值處理函數 89
5.3　二值化處理 90
5.3.1　“非黑即白”的圖像 90
[實例5.1]　二值化閾值處理白黑漸變圖 90
[實例5.2]　觀察不同閾值的處理效果 91
[實例5.3]　觀察不同最大值的處理效果 92
5.3.2　反二值化處理 93
[實例5.4]　對圖像進行反二值化處理 93
5.4　零處理 94
5.4.1　低於閾值零處理 95
[實例5.5]　對圖像進行低於閾值零處理 95
5.4.2　超出閾值零處理 96
[實例5.6]　對圖像進行超出閾值零處理 96
5.5　截斷處理 97
[實例5.6]　對圖像進行截斷處理 97
5.6　自適應處理 99
[實例5.8]　無法得到清晰有效的結果 99
[實例5.9]　顯示自適應閾值處理的結果 101
5.7　Otsu方法 102
[實例5.10]　實現Otsu方法的閾值處理 103
5.8　閾值處理的應用 104
[實例5.11]　利用閾值處理勾勒樓房和汽車的輪廓 104
[實例5.12]　閾值調試器 106
本章知識思維導圖 107

第6章　圖像運算 108 視頻講解：9節，65分鐘
6.1　掩模 109
[實例6.1]　創建3通道掩模圖像 110
6.2　圖像的加法運算 111
[實例6.2]　分別使用“+”和add()方法計算圖像和 111
[實例6.3]　顯示圖像底片的效果 112
[實例6.4]　模擬三色光疊加得白光 113
[實例6.5]　利用掩模遮蓋相加結果 114
6.3　圖像的位運算 115
6.3.1　按位與運算 115
[實例6.6]　花圖像與十字掩模做與運算 116
6.3.2　按位或運算 117
[實例6.7]　花圖像與十字掩模做或運算 118
6.3.3　按位取反運算 119
[實例6.8]　對花圖像進行取反運算 119
6.3.4　按位異或運算 119
[實例6.9]　花圖像與十字掩模做異或運算 121
[實例6.10]　對圖像進行加密、解密 121
6.3.5　圖像的位運算的應用 123
[實例6.11]　粘貼帶透明區域的圖像 123
6.4　合並圖像 124
6.4.1　加權和 125
[實例6.12]　利用計算加權和的方式實現多次曝光效果 125
[實例6.13]　為圖像添加水印效果 126
6.4.2　覆蓋 127
[實例6.14]　將小貓圖像貼到沙灘上 127
[實例6.15]　拼接禁止吸煙圖像 129
本章知識思維導圖 130

第7章　腐蝕與膨脹 131 視頻講解：7節，39分鐘
7.1　腐蝕 132
[實例7.1]　將仙人球圖像中的刺都抹除掉 133
7.2　膨脹 134
[實例7.2]　將圖像加工成“近視眼”效果 135
7.3　開運算 136
[實例7.3]　抹除黑種草圖像中的針狀葉子 136
7.4　閉運算 137
[實例7.4]　對漢字圖片進行閉運算 138
7.5　形態學方法 139
7.5.1　梯度運算 140
[實例7.5]　通過梯度運算畫出小蜘蛛的輪廓 140
7.5.2　頂帽運算 141
[實例7.6]　通過頂帽運算畫出小蜘蛛的腿 141
7.5.3　黑帽運算 142
[實例7.7]　通過黑帽運算畫出小蜘蛛身上的花紋 142
本章知識思維導圖 143