使用Java開發OpenCV3程序-2.讀取並顯示一幅圖片

　　上一篇介紹了Java版本的OpenCV環境配置以及第一個示例程序，在第一個示例程序中，只是使用了控制台輸出的方式，打印圖像mat對象的一些信息，沒有使用GUI形式展示出來。而且程序的結構以及運行方式等也沒有做詳細的介紹。這篇文章就這些問題展開詳細的說明，為了有直觀的認識，先把這篇文章要實現的效果展現出來，如下圖，換了一張大圖來展示。

　　具體調用的方法，就兩行，new一個對象然后調用imshow()方法：

    ImageViewer imageViewer = new ImageViewer(mat, "第一幅圖片");
    imageViewer.imshow();    

　　以下是顯示該圖像的代碼，是不是很簡單。過程就是將OpenCV中的mat對象中的像素數據轉成Java中的Image對象，然后使用Java的界面方法新建一個GUI，將這個Image對象顯示出來。

package com.superbool.util;

import org.opencv.core.Mat;

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.awt.image.DataBufferByte;

/**
 * Created by kofee on 2016/3/28.
 */
public class ImageViewer {
    private JLabel imageView;

    private Mat image;
    private String windowName;

    /**
     * 如果使用junit測試時調用該方法，圖像會一閃而過，可通過sleep()等方式暫時顯示
     *
     * @param
     */

    public ImageViewer(Mat image) {
        this.image = image;
    }


    /**
     * @param image      要顯示的mat
     * @param windowName 窗口標題
     */
    public ImageViewer(Mat image, String windowName) {
        this.image = image;
        this.windowName = windowName;
    }

    /**
     * 圖片顯示
     */
    public void imshow() {
        setSystemLookAndFeel();
        Image loadedImage = toBufferedImage(image);
        JFrame frame = createJFrame(windowName, image.width(), image.height());
        imageView.setIcon(new ImageIcon(loadedImage));
        frame.pack();
        frame.setLocationRelativeTo(null);
        frame.setVisible(true);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);// 用戶點擊窗口關閉
    }

    private void setSystemLookAndFeel() {
        try {
            UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnsupportedLookAndFeelException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private JFrame createJFrame(String windowName, int width, int height) {
        JFrame frame = new JFrame(windowName);
        imageView = new JLabel();
        final JScrollPane imageScrollPane = new JScrollPane(imageView);
        imageScrollPane.setPreferredSize(new Dimension(width, height));
        frame.add(imageScrollPane, BorderLayout.CENTER);
        frame.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);
        return frame;
    }


    private Image toBufferedImage(Mat matrix) {
        int type = BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY;
        if (matrix.channels() > 1) {
            type = BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR;
        }
        int bufferSize = matrix.channels() * matrix.cols() * matrix.rows();
        byte[] buffer = new byte[bufferSize];
        matrix.get(0, 0, buffer); // 獲取所有的像素點
        BufferedImage image = new BufferedImage(matrix.cols(), matrix.rows(), type);
        final byte[] targetPixels = ((DataBufferByte) image.getRaster().getDataBuffer()).getData();
        System.arraycopy(buffer, 0, targetPixels, 0, buffer.length);
        return image;
    }
}

　　我們再回過頭看看整個項目，就目前來說還沒用到OpenCV的任何算法，只是用了mat對象作為圖像的緩存中轉顯示，用純Java方法調用也能達到一樣的效果。但是實現的過程卻是不同的。我們看讀取圖像的方法：

Mat mat = Imgcodecs.imread("C:/test.png");

　　只有一行代碼，就將圖像讀取為Mat對象了，再來看imread()的內部實現代碼：

public class Imgcodecs {
......
    public static Mat imread(String filename)
    {
        
        Mat retVal = new Mat(imread_1(filename));
        
        return retVal;
    }

......
    private static native long imread_1(String filename);
......
}

......

public class Mat {

    public final long nativeObj;

    public Mat(long addr)
    {
        if (addr == 0)
            throw new java.lang.UnsupportedOperationException("Native object address is NULL");
        nativeObj = addr;
    }
......
}

　　在Imgcodes類中調用了imread()方法，再看該方法內部，new了一個Mat對象，使用了imread_1()方法,卻返回的是long給Mat。繼續跟蹤mat()的構造方法，將long型的addr傳給了nativeObj。這么看來這個Mat對象貌似就是個long型的地址似的，實則不然，其實在這里有個最重要的方法，那就是private static native long imread_1(String filename); 乍看這個方法跟其他的方法並沒有什么不同，但是卻不能繼續往下跟蹤了，無法查看其具體的實現。但跟普通的java方法，多了native這個關鍵字，那這個關鍵字又是做什么用的呢？

　　簡單來說這個方法就是連通Java代碼和C++代碼的橋梁，但卻是單向的，只能從Java端調用C++程序，當然是編譯后的可執行文件。以上面的代碼為例，OpenCV官方用C++代碼實現了一個imread_1()的方法，參數是文件名(包含路徑)，返回值是這個mat對象在內存中的地址，這個方法編譯生成.dll文件，所以在程序運行之前需要指定.dll文件的位置（VM選項指定的-Djava.library.path=$PROJECT_DIR$\opencv\x64）和動態鏈接庫的文件名（System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);）。這就是JNI(Java Native Interface)，更多關於JNI的知識可詳細參考其他資料，這里只是簡單介紹Java版本的OpenCV程序的調用過程。

　　到這里大家已經應該明白了，所有的Java版本的OpenCV算法部分的代碼都是采用C++寫的，然后通過Java的JNI方式來調用的，所以理論上Java版本的程序並不會慢多少。

　　最后介紹一下easy_opencv的項目結構：

 　　如上圖所示：

• .idea/目錄以及easy_opencv.iml是idea項目的配置信息，用戶無需關注都是自動生成的，而且在git上我已經屏蔽了這兩個本地文件（目錄），所以你的電腦上可能跟我的不一致。
• opencv/ 目錄下是opencv的動態鏈接庫程序以及jar包。
• src/是我們保存代碼的主要目錄。java/路徑下就是具體的代碼。
• resources/ 顧名思義就是資源文件的目錄，以后所有程序需要用的圖片等資源都將放到該目錄下。
• test/是測試目錄
• pom.xml就是maven工程的配置文件，一些包的依賴等需要在這里配置。

　　如果對這些有疑問的話，可以上網搜索一下java maven工程，其采用了約定大於配置的方式，方便了應用程序的管理和開發。