OpenCV 算子速查手册（覆盖99%的OpenCV开发需求）

OpenCV 算子速查手册（按应用场景分类）

本手册按计算机视觉实际开发高频场景分类，每个场景划分核心算子（实现场景核心功能的必备算子）和辅助算子（配合核心算子做预处理/后处理/优化），算子标注完整cv::xxx格式，附极简功能说明，兼顾速查性和实用性，覆盖99%的OpenCV开发需求。

一、相机标定（单目/双目/手眼）

核心场景：单目内参标定、双目立体标定、手眼标定（eye-in-hand/eye-to-hand）、标定结果验证与应用

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::findChessboardCornersSB	棋盘格角点检测（亚像素，高精度）
cv::findCirclesGrid	圆点标定板角点检测
cv::calibrateCamera	单目相机内参+畸变系数标定
cv::stereoCalibrate	双目相机立体标定（内外参+极线约束）
cv::calibrateHandEye	手眼标定（eye-in-hand/eye-to-hand）
cv::stereoRectify	双目图像校正矩阵计算
cv::projectPoints	3D点投影到2D图像（标定验证）
辅助算子	cv::cornerSubPix	角点亚像素精修（提升标定精度）
cv::drawChessboardCorners	标定板角点可视化
cv::initUndistortRectifyMap	生成畸变校正映射表
cv::undistort	图像畸变校正（直接应用）
cv::drawFrameAxes	3D坐标系绘制（位姿标定结果验证）

二、图像预处理（去噪/增强/二值化）

核心场景：图像去噪、对比度增强、灰度化、二值化、形态学优化，为后续任务做基础处理

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::GaussianBlur	高斯去噪（通用型，最常用）
cv::medianBlur	中值去噪（抑制椒盐噪声）
cv::bilateralFilter	双边滤波（保边去噪，人像/边缘场景）
cv::cvtColor	色彩空间转换（BGR→灰度/HSV/Lab）
cv::threshold	固定阈值二值化（含OTSU自动阈值）
cv::morphologyEx	高级形态学操作（开/闭运算/梯度）
cv::equalizeHist	全局直方图均衡化（对比度增强）
辅助算子	cv::createCLAHE	自适应直方图均衡化（CLAHE，抗噪声放大）
cv::boxFilter	盒滤波（快速平滑）
cv::dilate/erode	基础形态学（膨胀/腐蚀，单独使用）
cv::filter2D	自定义卷积（锐化/边缘增强）
cv::pyrMeanShiftFiltering	均值漂移滤波（色彩聚类平滑）

三、特征检测与提取

核心场景：边缘、角点、直线、圆/椭圆等图像特征的检测与提取，为配准/定位/识别做基础

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::Canny	Canny边缘检测（单像素宽度，最常用）
cv::goodFeaturesToTrack	Shi-Tomasi角点检测（强角点提取，自动筛选）
cv::cornerHarris	Harris角点检测（经典角点算法）
cv::HoughLinesP	概率霍夫直线检测（检测有限长线段）
cv::HoughCircles	霍夫圆检测（基于梯度，需去噪）
cv::fitEllipse	椭圆拟合（轮廓/点集的椭圆检测）
辅助算子	cv::cornerSubPix	角点亚像素精修（提升特征定位精度）
cv::Scharr/Sobel	梯度计算（边缘检测预处理）
cv::Laplacian	拉普拉斯滤波（边缘增强/斑点检测）
cv::createLineSegmentDetector	LSD直线检测（快速鲁棒，替代霍夫）
cv::preCornerDetect	角点特征图计算（角点检测预处理）

四、目标检测（基础/传统）

核心场景：基于传统算法的目标检测，含模板匹配、形状检测、霍夫检测，适合刚性目标/简单场景

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::matchTemplate	模板匹配（刚性目标检测，多尺度适配）
cv::HoughLinesP/HoughCircles	形状检测（直线/圆形目标检测）
cv::findContours	轮廓检测（二值图像的目标轮廓提取）
cv::approxPolyDP	多边形近似（轮廓形状检测：矩形/三角形）
辅助算子	cv::boundingRect/minAreaRect	目标包围框（轴对齐/旋转矩形，定位目标）
cv::matchShapes	形状匹配（基于胡不变矩，旋转缩放不变）
cv::inRange	色彩阈值分割（HSV下的色彩目标检测）
cv::calcBackProject	直方图反向投影（色彩目标检测）

五、图像分割

核心场景：将图像划分为前景（目标）和背景，或多个目标区域，含交互式/全自动/基于形状的分割

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::grabCut	图割分割（交互式，前景精准提取）
cv::watershed	分水岭分割（基于标记，重叠/紧密目标分割）
cv::connectedComponentsWithStats	连通域分析（二值图像，目标分割+统计）
cv::threshold/inRange	阈值/色彩分割（简单场景，基础分割）
辅助算子	cv::distanceTransform	距离变换（前景细化/骨架提取）
cv::floodFill	漫水填充（种子点分割，孔洞填充）
cv::morphologyEx	形态学优化（分割后去噪/填充孔洞）
cv::findContours	轮廓提取（分割后目标轮廓获取）

六、几何变换与图像矫正

核心场景：图像缩放/旋转/仿射/透视/极坐标变换，畸变校正/透视矫正/图像配准

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::resize	图像缩放（按尺寸/比例，最常用）
cv::warpAffine	仿射变换（平移/旋转/缩放/剪切）
cv::warpPerspective	透视变换（透视矫正，四边形转矩形）
cv::remap	通用重映射（畸变校正/立体校正）
cv::warpPolar	极坐标变换（圆形目标展开，如表盘/硬币）
cv::getPerspectiveTransform	透视矩阵计算（4对对应点）
cv::getAffineTransform	仿射矩阵计算（3对对应点）
辅助算子	cv::getRotationMatrix2D	旋转矩阵计算（绕指定点旋转）
cv::initUndistortRectifyMap	生成校正映射表（配合remap，批量矫正）
cv::convertMaps	映射表格式转换（提升remap速度）
cv::getRectSubPix	亚像素矩形提取（精准ROI截取）
cv::pyrDown/pyrUp	金字塔下/上采样（多尺度变换）

七、轮廓分析与形状描述

核心场景：二值图像轮廓的提取、分析与形状特征描述，目标识别/分类/特征提取

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::findContours	轮廓检测（提取二值图像的目标轮廓）
cv::contourArea	轮廓面积计算
cv::arcLength	轮廓周长（弧长）计算
cv::approxPolyDP	轮廓多边形近似（形状简化/检测）
cv::convexHull	凸包计算（凸性分析/形状简化）
cv::moments/HuMoments	矩/胡不变矩计算（形状描述，旋转缩放不变）
cv::minAreaRect/minEnclosingCircle	最小包围矩形/圆（形状特征）
辅助算子	cv::isContourConvex	轮廓凸性检测
cv::convexityDefects	凸缺陷检测（凹形目标分析，如手势）
cv::pointPolygonTest	点-in-轮廓测试（点归属判断）
cv::matchShapes	形状匹配（轮廓相似度比较）
cv::boxPoints	旋转矩形顶点计算（绘制/矫正）

八、视频分析与运动跟踪

核心场景：视频流/图像序列的运动分析、背景建模、帧间匹配、目标跟踪基础

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::accumulateWeighted	加权累加（移动平均，背景建模核心）
cv::phaseCorrelate	相位相关法（帧间平移检测，亚像素）
cv::calcOpticalFlowPyrLK	LK光流（特征点跟踪，帧间运动估计）
cv::createBackgroundSubtractorMOG2	MOG2背景减除（动态背景建模）
辅助算子	cv::accumulate/accumulateSquare	像素累加/平方累加（运动能量计算）
cv::goodFeaturesToTrack	特征点提取（光流跟踪的特征点初始化）
cv::cvtColor	色彩转灰度（视频处理降维提速）
cv::GaussianBlur	高斯去噪（视频帧去噪，提升跟踪精度）
cv::createHanningWindow	汉宁窗生成（phaseCorrelate预处理，减频谱泄漏）

九、图像可视化与结果标注

核心场景：特征/检测/分割/标定结果的可视化，图像标注/绘图，调试与结果展示

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::drawContours	轮廓绘制（填充/空心，分割/检测结果）
cv::rectangle/circle	矩形/圆形绘制（目标检测框/特征点标注）
cv::line/arrowedLine	直线/箭头绘制（坐标系/光流/轨迹）
cv::putText	文本标注（检测分数/坐标/信息）
cv::drawMarker	标记点绘制（特征点/兴趣点标注）
辅助算子	cv::applyColorMap	伪彩色映射（灰度图→热力图，可视化增强）
cv::ellipse/polylines	椭圆/多边形绘制（形状目标标注）
cv::fillPoly/fillConvexPoly	多边形填充（掩码/目标区域绘制）
cv::clipLine	线条裁剪（避免绘制超出图像）
cv::getTextSize	文本尺寸计算（文本对齐/自适应）

十、直方图分析与色彩处理

核心场景：图像直方图计算/匹配/增强，色彩特征提取，图像相似度分析

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::calcHist	直方图计算（灰度/色彩/多维直方图）
cv::compareHist	直方图比较（图像相似度/色彩匹配）
cv::equalizeHist/CLAHE	直方图均衡化（对比度增强）
cv::calcBackProject	直方图反向投影（色彩目标检测/分割）
辅助算子	cv::applyColorMap	伪彩色映射（直方图/灰度图可视化）
cv::EMD	地球移动距离（非均匀直方图比较）
cv::cvtColor	色彩空间转换（HSV/Lab，直方图分析前预处理）

十一、双目视觉与3D重建

核心场景：双目图像校正、视差图计算、3D点云生成，双目测距/3D重建

类型	算子	极简功能说明
核心算子	cv::stereoCalibrate	双目立体标定（获取内外参/极线约束）
cv::stereoRectify	双目校正矩阵计算（极线对齐）
cv::StereoSGBM::create	SGBM立体匹配（视差图计算，最常用）
cv::reprojectImageTo3D	视差图转3D点云（双目3D重建）
cv::triangulatePoints	三角化（双目特征点的3D坐标计算）
辅助算子	cv::initUndistortRectifyMap	生成双目校正映射表
cv::remap	双目图像校正（极线对齐）
cv::filterSpeckles	视差图滤波（去噪，提升点云质量）
cv::computeCorrespondEpilines	极线计算（双目匹配验证）
cv::recoverPose	从本质矩阵恢复相机位姿

十二、通用工具类（全场景适配）

核心场景：全开发流程中的通用操作，如图像读写、矩阵计算、像素统计、掩码操作

类型	算子/函数	极简功能说明
核心工具	cv::imread/imwrite/imshow	图像读写/显示（基础IO）
cv::Mat	图像/矩阵容器（核心数据结构）
cv::minMaxLoc	极值查找（模板匹配/特征响应图）
cv::normalize	归一化（像素值/特征值缩放）
cv::integral	积分图计算（快速区域统计）
cv::getStructuringElement	结构元素生成（形态学操作基础）
辅助工具	cv::bitwise_and/or/not	位运算（掩码操作/图像融合）
cv::addWeighted	图像融合（线性加权，无缝拼接）
cv::blendLinear	像素级融合（权重图融合）
cv::Rodrigues	旋转向量/矩阵互转（位姿计算）
cv::composeRT	位姿组合（旋转+平移融合）