OpenCV 图像读写及格式转换算子详解

目录

1. 图像读写能力检查函数
   1.1 cv::haveImageReader
   1.2 cv::haveImageWriter
2. 图像数量统计函数
   2.1 cv::imcount
3. 内存缓冲区图像编解码函数
   3.1 cv::imdecode（返回Mat版）
   3.2 cv::imdecode（输出参数版）
   3.3 cv::imdecodemulti
   3.4 cv::imencode
   3.5 cv::imencodemulti
4. 文件图像读写函数
   4.1 cv::imread（返回Mat版）
   4.2 cv::imread（输出参数版）
   4.3 cv::imreadmulti（Range参数版）
   4.4 cv::imreadmulti（start/count参数版）
   4.5 cv::imwrite
   4.6 cv::imwritemulti
5. iOS平台图像格式转换函数
   5.1 CGImageToMat
   5.2 MatToCGImage
   5.3 MatToUIImage
   5.4 UIImageToMat

1. 图像读写能力检查函数

1.1 cv::haveImageReader

功能概述

检查指定路径的图像文件是否能被OpenCV解码（即OpenCV是否支持该文件的格式，且文件本身无损坏）。

参数详解

返回值

bool：true表示文件可解码，false表示格式不支持或文件损坏。

用法示例

#include<opencv2/opencv.hpp>usingnamespacecv;intmain(){boolcanRead=haveImageReader("./test.png");if(canRead){std::cout<<"文件可被OpenCV解码"<<std::endl;}else{std::cout<<"文件无法解码（格式不支持/文件损坏）"<<std::endl;}return0;}

注意事项

• 该函数仅检查解码能力，不检查文件是否存在（文件不存在时直接返回false）；
• 支持的格式由OpenCV编译时的IMREAD_MODULES决定（默认支持JPEG/PNG/BMP/TIFF等）。

1.2 cv::haveImageWriter

功能概述

检查OpenCV是否支持编码为指定文件路径对应的格式（或直接指定扩展名），即能否将图像保存为该格式。

参数详解

返回值

bool：true表示支持该格式编码，false表示不支持。

用法示例

// 检查是否支持保存为WebP格式boolcanWriteWebP=haveImageWriter(".webp");// 检查是否支持保存为指定路径的格式（此处为PNG）boolcanWritePng=haveImageWriter("./output.png");if(canWriteWebP){std::cout<<"支持WebP格式编码"<<std::endl;}

注意事项

• 扩展名需带.（如".jpg"而非"jpg"）；
• OpenCV对部分格式（如WebP/AVIF）的支持需编译时启用对应模块。

2. 图像数量统计函数

2.1 cv::imcount

功能概述

返回指定文件中包含的图像数量（适用于多页图像格式，如TIFF、GIF、ICO等；单页格式返回1）。

参数详解

返回值

size_t：文件中的图像数量（文件不存在/格式不支持时返回0）。

用法示例

// 统计多页TIFF文件中的图像数size_t imgCount=imcount("./multi_page.tiff");std::cout<<"文件中的图像数量："<<imgCount<<std::endl;

注意事项

• 仅对多页格式有效（如TIFF/GIF），普通单页格式（JPEG/PNG）返回1；
• 若文件损坏或格式不支持，返回0。

3. 内存缓冲区图像编解码函数

3.1 cv::imdecode（返回Mat版）

功能概述

从内存缓冲区（如字节数组）读取并解码图像，无需写入本地文件，适用于网络传输、内存流场景。

参数详解

返回值

Mat：解码后的图像矩阵（解码失败返回空Mat）。

用法示例

// 读取文件到内存缓冲区std::vector<uchar>buf;std::ifstreamfile("./test.jpg",std::ios::binary);buf.assign(std::istreambuf_iterator<char>(file),std::istreambuf_iterator<char>());// 从内存解码图像Mat img=imdecode(buf,IMREAD_COLOR_BGR);if(!img.empty()){imshow("Decoded Image",img);waitKey(0);}

3.2 cv::imdecode（输出参数版）

功能概述

与返回Mat版功能一致，区别是通过输出参数dst返回解码后的图像（无返回值），适用于需预先分配Mat内存的场景。

参数详解

用法示例

std::vector<uchar>buf;// （省略buf填充逻辑）Mat dst;imdecode(buf,IMREAD_UNCHANGED,&dst);if(!dst.empty()){std::cout<<"解码成功，图像尺寸："<<dst.size()<<std::endl;}

3.3 cv::imdecodemulti

功能概述

从内存缓冲区读取并解码多页图像（如TIFF/GIF），支持指定读取的页码范围。

参数详解

返回值

bool：true解码成功，false解码失败（缓冲区无效/格式不支持）。

用法示例

std::vector<uchar>buf;// （填充多页TIFF的二进制数据到buf）std::vector<Mat>mats;// 读取前3页图像boolsuccess=imdecodemulti(buf,IMREAD_GRAYSCALE,mats,Range(0,3));if(success){std::cout<<"解码页数："<<mats.size()<<std::endl;// 显示第一页imshow("Page 0",mats[0]);waitKey(0);}

3.4 cv::imencode

功能概述

将单张图像编码为指定格式的二进制数据，存储到内存缓冲区（无需写入文件），适用于网络传输、内存缓存。

参数详解

返回值

bool：true编码成功，false编码失败（格式不支持/图像无效）。

用法示例

Mat img=imread("./test.jpg");std::vector<uchar>buf;// 编码为JPEG，质量设为80std::vector<int>params={IMWRITE_JPEG_QUALITY,80};boolsuccess=imencode(".jpg",img,buf,params);if(success){// 将buf写入文件（模拟网络传输后保存）std::ofstreamout("./encoded.jpg",std::ios::binary);out.write((char*)buf.data(),buf.size());out.close();}

3.5 cv::imencodemulti

功能概述

将多张图像编码为支持多页格式的二进制数据（如TIFF），存储到内存缓冲区。

参数详解

返回值

bool：true编码成功，false编码失败（格式不支持/图像参数不一致）。

用法示例

// 准备3张尺寸/格式一致的图像Mat img1=imread("./img1.png",IMREAD_GRAYSCALE);Mat img2=imread("./img2.png",IMREAD_GRAYSCALE);Mat img3=imread("./img3.png",IMREAD_GRAYSCALE);std::vector<Mat>imgs={img1,img2,img3};std::vector<uchar>buf;// 编码为多页TIFFboolsuccess=imencodemulti(".tiff",imgs,buf);if(success){// 保存为TIFF文件std::ofstreamout("./multi_page.tiff",std::ios::binary);out.write((char*)buf.data(),buf.size());out.close();}

4. 文件图像读写函数

4.1 cv::imread（返回Mat版）

功能概述

从指定文件路径加载单张图像，返回图像矩阵，是OpenCV最常用的图像读取函数。

参数详解

返回值

Mat：加载后的图像矩阵（文件不存在/格式不支持时返回空Mat）。

用法示例

// 加载彩色图像（默认）Mat imgColor=imread("./test.jpg");// 加载灰度图像Mat imgGray=imread("./test.jpg",IMREAD_GRAYSCALE);// 加载含Alpha通道的图像（如PNG）Mat imgWithAlpha=imread("./test.png",IMREAD_UNCHANGED);

4.2 cv::imread（输出参数版）

功能概述

与返回Mat版功能一致，区别是通过输出参数dst返回图像（无返回值），适用于需复用已有Mat内存的场景。

参数详解

用法示例

Mat dst;// 加载图像到预分配的Mat中imread("./test.jpg",dst,IMREAD_ANYDEPTH);if(!dst.empty()){std::cout<<"图像深度："<<dst.depth()<<std::endl;}

4.3 cv::imreadmulti（Range参数版）

功能概述

从多页图像文件（如TIFF/GIF）加载指定范围的图像，存储到向量中。

参数详解

返回值

bool：true加载成功，false加载失败（文件不存在/非多页格式）。

用法示例

std::vector<Mat>mats;// 加载多页GIF的所有图像boolsuccess=imreadmulti("./animated.gif",mats,IMREAD_COLOR_BGR);if(success){std::cout<<"加载的帧数："<<mats.size()<<std::endl;}

4.4 cv::imreadmulti（start/count参数版）

功能概述

从多页图像文件中加载指定起始位置和数量的图像，比Range版更直观控制加载数量。

参数详解

返回值

bool：true加载成功，false加载失败（页码超出范围/文件无效）。

用法示例

std::vector<Mat>mats;// 从第2页开始，加载5页图像boolsuccess=imreadmulti("./multi_page.tiff",mats,1,5,IMREAD_GRAYSCALE);if(success){std::cout<<"实际加载页数："<<mats.size()<<std::endl;}

4.5 cv::imwrite

功能概述

将单张图像保存到指定文件路径，支持多种格式（JPEG/PNG/TIFF等），可通过参数控制编码质量。

参数详解

返回值

bool：true保存成功，false保存失败（格式不支持/路径无写入权限）。

用法示例

Mat img=imread("./test.jpg");// 保存为PNG，压缩级别设为3（更快，文件稍大）std::vector<int>pngParams={IMWRITE_PNG_COMPRESSION,3};boolsuccess=imwrite("./output.png",img,pngParams);// 保存为WebP，质量设为90std::vector<int>webpParams={IMWRITE_WEBP_QUALITY,90};success=imwrite("./output.webp",img,webpParams);

4.6 cv::imwritemulti

功能概述

静态函数，将多张图像保存为多页格式文件（如TIFF），主要用于OpenCV绑定（如Python/Java），C++中推荐用imencodemulti+文件写入。

参数详解

返回值

bool：true保存成功，false保存失败。

用法示例

std::vector<Mat>imgs={imread("./img1.png"),imread("./img2.png")};// 保存为多页TIFFboolsuccess=imwritemulti("./multi_output.tiff",imgs);

5. iOS平台图像格式转换函数

说明：此类函数仅适用于iOS/macOS平台，依赖CoreGraphics/UIKit框架，需引入头文件<opencv2/imgcodecs/ios.h>。

5.1 CGImageToMat

功能概述

将iOS/macOS的CGImageRef（CoreGraphics图像类型）转换为OpenCV的Mat矩阵，支持保留Alpha通道。

参数详解

用法示例

// iOS平台示例（Objective-C++）#import<opencv2/imgcodecs/ios.h>#import<UIKit/UIKit.h>UIImage*uiImage=[UIImage imageNamed:@"test.png"];CGImageRef cgImage=uiImage.CGImage;cv::Mat mat;// 保留Alpha通道转换CGImageToMat(cgImage,mat,true);// 处理Mat（如滤波）cv::GaussianBlur(mat,mat,cv::Size(3,3),0);

5.2 MatToCGImage

功能概述

将OpenCV的Mat矩阵转换为iOS/macOS的CGImageRef对象，返回的对象需手动释放（CFRelease）。

参数详解

返回值

CGImageRef：转换后的CGImage对象（转换失败返回NULL），标注CF_RETURNS_RETAINED，需手动释放。

用法示例

cv::Mat mat=cv::imread("./test.png",cv::IMREAD_UNCHANGED);CGImageRef cgImage=MatToCGImage(mat);if(cgImage){UIImage*uiImage=[UIImage imageWithCGImage:cgImage];CFRelease(cgImage);// 释放CGImage引用}

5.3 MatToUIImage

功能概述

将OpenCV的Mat矩阵直接转换为iOS的UIImage对象（UIKit框架），简化iOS开发中的格式转换。

参数详解

返回值

UIImage*：转换后的UIImage对象（转换失败返回nil）。

用法示例

cv::Mat mat=cv::imread("./test.jpg");// 转换为UIImage并显示在UIImageViewUIImage*uiImage=MatToUIImage(mat);UIImageView*imageView=[[UIImageView alloc]initWithImage:uiImage];

5.4 UIImageToMat

功能概述

将iOS的UIImage对象转换为OpenCV的Mat矩阵，支持保留Alpha通道。

参数详解

用法示例

UIImage*uiImage=[UIImage imageNamed:@"test.png"];cv::Mat mat;// 不保留Alpha通道，转换为BGR格式UIImageToMat(uiImage,mat,false);// 处理图像（如边缘检测）cv::Canny(mat,mat,100,200);

总结

1. 核心分类：图像读写相关算子分为「能力检查」「数量统计」「内存编解码」「文件读写」「iOS格式转换」五大类，覆盖本地文件、内存缓冲区、跨平台格式转换场景；
2. 关键参数：flags（读取模式）和params（编码参数）是控制图像读写行为的核心，需根据格式（JPEG/PNG/TIFF）选择对应值；
3. 平台注意：iOS专属转换函数依赖CoreGraphics/UIKit框架，返回的CGImageRef需手动释放，避免内存泄漏；
4. 多页处理：imcount/imreadmulti/imencodemulti专用于TIFF/GIF等多页格式，需确保图像尺寸/格式一致。