詳解cv::imdecode函數

圖像處理一直是計算機視覺中的一個重要領域，opencv作為開源的計算機視覺庫，實現了很多經典的圖像處理演算法。其中，cv::imdecode函數是非常重要的一個函數，它能夠將存儲在內存中的圖像解碼成opencv的Mat數據類型。這篇文章將從不同的角度對這個函數進行詳細的講解。

一、使用cv::imdecode函數讀取圖片文件

cv::imdecode函數最常見的用法是讀取圖片文件。它可以將圖片文件讀取到內存中，並將其解碼為opencv的Mat格式。

#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include 
#include 

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    string img_path = "test.png";
    vector<uchar> img_data;
    Mat img;

    // 讀取圖片文件到內存中
    ifstream in(img_path, std::ios::binary);
    in.unsetf(std::ios::skipws); // 不跳過空白字元
    streampos file_size;
    in.seekg(0, ios::end);
    file_size = in.tellg();
    in.seekg(0, ios::beg);
    img_data.reserve(file_size);
    img_data.insert(img_data.begin(),
                    istream_iterator<uchar>(in),
                    istream_iterator<uchar>());
    in.close();

    // 解碼圖片並顯示
    img = imdecode(img_data, CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
    imshow("Image", img);
    waitKey(0);

    return 0;
}

上述代碼中，我們首先讀取了一張圖片文件到內存中，然後將其解碼為opencv的Mat格式，並使用imshow函數顯示圖片。這是最常見的使用cv::imdecode函數的方式，它對於讀取網路上的圖片等場景非常方便。

二、使用cv::imdecode函數解碼編碼過的圖像

有一些場景下，圖像在傳輸過程中可能會進行編碼。比如，JPEG圖像和PNG圖像就是經過編碼的。在這種情況下，我們可以使用cv::imdecode函數將編碼後的圖像解碼為opencv的Mat格式。

#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include 
#include 

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    string img_path = "test.jpg";
    vector<uchar> img_data;
    Mat img1, img2;

    // 讀取JPEG圖片文件到內存中
    ifstream in(img_path, std::ios::binary);
    in.unsetf(std::ios::skipws); // 不跳過空白字元
    streampos file_size;
    in.seekg(0, ios::end);
    file_size = in.tellg();
    in.seekg(0, ios::beg);
    img_data.reserve(file_size);
    img_data.insert(img_data.begin(),
                    istream_iterator<uchar>(in),
                    istream_iterator<uchar>());
    in.close();

    // 解碼JPEG圖片並顯示
    img1 = imdecode(img_data, CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
    imshow("JPEG Image", img1);

    // 編碼圖像
    vector<int> params; // JPEG參數
    params.push_back(CV_IMWRITE_JPEG_QUALITY); // JPEG質量
    params.push_back(60); // 圖片質量，0~100
    imencode(".jpg", img1, img_data, params);

    // 解碼編碼後的JPEG圖片並顯示
    img2 = imdecode(img_data, CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
    imshow("Encoded and Decoded JPEG Image", img2);
    waitKey(0);

    return 0;
}

上述代碼中，我們首先讀取了一張JPEG圖片文件到內存中，然後將其解碼為opencv的Mat格式並顯示。接著，我們將圖片編碼為JPEG格式，將編碼後的圖片重新解碼為opencv的Mat格式並顯示。這種方式可以用於測試編碼和解碼演算法。注意，這裡需要將編碼後的數據存儲到vector<uchar>類型中，因為它是不定長的。

三、使用cv::imdecode函數解碼從網路收到的圖像

在一些應用場景下，我們需要從網路中接收圖像，然後進行處理。這時，cv::imdecode函數也能夠非常方便地解碼從網路收到的圖像。

#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include 
#include 
#include 

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    string server_ip = "127.0.0.1";
    int server_port = 8080;
    WSADATA wsaData;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(server_ip.c_str());
    server_addr.sin_port = htons(server_port);
    connect(sock, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    
    // 接收圖像數據並解碼成opencv的Mat格式
    vector<uchar> img_data;
    int img_size;
    recv(sock, (char*)&img_size, sizeof(img_size), 0);
    img_size = ntohl(img_size);
    img_data.resize(img_size);
    recv(sock, (char*)&img_data[0], img_size, 0);
    Mat img = imdecode(img_data, CV_LOAD_IMAGE_COLOR);

    imshow("Image", img);
    waitKey(0);

    closesocket(sock);
    WSACleanup();

    return 0;
}

上述代碼中，我們首先通過socket從伺服器接收一個圖像數據包。接著，將數據包的長度和內容存儲到img_size和img_data中，並使用cv::imdecode函數將其解碼成opencv的Mat格式，最後使用imshow函數顯示圖片。

四、使用cv::imdecode函數解碼指定格式圖片

除了讀取文件和解碼編碼過的圖像以外，cv::imdecode函數還能夠解碼指定格式的圖片。比如，如果我們要讀取一張20通道的圖像，就可以使用cv::imdecode函數解碼。這種情況下，我們需要先將圖像編碼成一種通用格式，比如JPEG或PNG。

#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include 
#include 
#include 

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    string img_path = "test.tif";
    vector<uchar> img_data;
    Mat img1, img2;

    // 讀取20通道的圖像文件到內存中
    ifstream in(img_path, std::ios::binary);
    in.unsetf(std::ios::skipws); // 不跳過空白字元
    streampos file_size;
    in.seekg(0, ios::end);
    file_size = in.tellg();
    in.seekg(0, ios::beg);
    img_data.reserve(file_size);
    img_data.insert(img_data.begin(),
                    istream_iterator<uchar>(in),
                    istream_iterator<uchar>());
    in.close();

    // 將20通道的圖像編碼為PNG格式
    vector<int> params; // PNG參數
    params.push_back(CV_IMWRITE_PNG_COMPRESSION); // PNG壓縮程度
    params.push_back(3); // 壓縮程度，0~9
    imencode(".png", Mat(100, 100, CV_8UC(20), Scalar(0)), img_data, params);

    // 解碼PNG格式的圖像並顯示
    img1 = imdecode(img_data, CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED);
    imshow("20-channel Image", img1);

    // 將20通道的圖像編碼為JPEG格式
    params.clear(); // 清空參數
    params.push_back(CV_IMWRITE_JPEG_QUALITY); // JPEG質量
    params.push_back(60); // 圖片質量，0~100
    imencode(".jpg", Mat(100, 100, CV_8UC(20), Scalar(0)), img_data, params);

    // 解碼JPEG格式的圖像並顯示
    img2 = imdecode(img_data, CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED);
    imshow("20-channel Image Encoded and Decoded", img2);
    waitKey(0);

    return 0;
}

上述代碼中，我們首先讀取了一張20通道的圖像文件到內存中。接著，我們將圖像編碼為PNG格式，並使用cv::imdecode函數將其解碼為opencv的Mat格式。同樣地，我們將圖像編碼為JPEG格式，並使用cv::imdecode函數將其解碼為opencv的Mat格式。這種方式可以用於特殊的圖像格式處理。