OpenCV学习笔记：输入输出XML和YAML文件

男娘i 2024-04-18 06:27 70阅读 0赞

你将得到以下几个问题的答案:

* 如何将文本写入YAML或XML文件，及如何从OpenCV中读取YAML或XML文件中的文本
 * 如何利用YAML或XML文件存取OpenCV数据结构
 * 如何利用YAML或XML文件存取自定义数据结构?
 * OpenCV中相关数据结构的使用方法，如 ：xmlymlpers:FileStorage <filestorage>, [FileNode][] 或 [FileNodeIterator][].

## 代码 ##

你可以 [点击此处下载][Link 1] 或直接从OpenCV代码库中找到源文件。 samples/cpp/tutorial\_code/core/file\_input\_output/file\_input\_output.cpp 。

以下用简单的示例代码演示如何逐一实现所有目的.

<table style="margin-left:0.5em"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="padding:0px 0.5em; font-family:'Microsoft YaHei',微软雅黑!important"> 
 <div> 
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 </div> </td> 
 <td style="padding:0px 0.5em; font-family:'Microsoft YaHei',微软雅黑!important"> 
 <div style="background-color:rgb(238,255,204)"> 
 <pre style="overflow-x:auto; overflow-y:hidden; padding:5px; background-color:rgb(224,245,255); color:rgb(51,51,51); line-height:15px; border-top-width:1px; border-bottom-width:1px; border-style:solid none; border-top-color:rgb(170,204,238); border-bottom-color:rgb(170,204,238)">#include &lt;opencv2/core/core.hpp&gt;
#include &lt;iostream&gt;
#include &lt;string&gt;

using namespace cv;
using namespace std;

class MyData
{
 
public:
 MyData(): A(0), X(0), id()
 {}
 explicit MyData(int) : A(97), X(CV_PI), id("mydata1234") // explicit 避免隐式类型转换
 {}
 void write(FileStorage&amp; fs) const //Write serialization for this class
 {
 
 fs &lt;&lt; "{" &lt;&lt; "A" &lt;&lt; A &lt;&lt; "X" &lt;&lt; X &lt;&lt; "id" &lt;&lt; id &lt;&lt; "}";
 }
 void read(const FileNode&amp; node) //Read serialization for this class
 {
 
 A = (int)node["A"];
 X = (double)node["X"];
 id = (string)node["id"];
 }
public: // Data Members
 int A;
 double X;
 string id;
};

//These write and read functions must be defined for the serialization in FileStorage to work
void write(FileStorage&amp; fs, const std::string&amp;, const MyData&amp; x)
{
 
 x.write(fs);
}
void read(const FileNode&amp; node, MyData&amp; x, const MyData&amp; default_value = MyData()){
 
 if(node.empty())
 x = default_value;
 else
 x.read(node);
}

// This function will print our custom class to the console
ostream&amp; operator&lt;&lt;(ostream&amp; out, const MyData&amp; m) 
{
 
 out &lt;&lt; "{ id = " &lt;&lt; m.id &lt;&lt; ", ";
 out &lt;&lt; "X = " &lt;&lt; m.X &lt;&lt; ", ";
 out &lt;&lt; "A = " &lt;&lt; m.A &lt;&lt; "}";
 return out;
}

int main(int ac, char** av)
{
 
 if (ac != 2)
 {
 
 help(av);
 return 1;
 }

string filename = av[1];
 {
 //write
 Mat R = Mat_&lt;uchar&gt;::eye(3, 3),
 T = Mat_&lt;double&gt;::zeros(3, 1);
 MyData m(1);

FileStorage fs(filename, FileStorage::WRITE);

fs &lt;&lt; "iterationNr" &lt;&lt; 100;
 fs &lt;&lt; "strings" &lt;&lt; "["; // text - string sequence
 fs &lt;&lt; "image1.jpg" &lt;&lt; "Awesomeness" &lt;&lt; "baboon.jpg";
 fs &lt;&lt; "]"; // close sequence
 
 fs &lt;&lt; "Mapping"; // text - mapping
 fs &lt;&lt; "{" &lt;&lt; "One" &lt;&lt; 1;
 fs &lt;&lt; "Two" &lt;&lt; 2 &lt;&lt; "}";

fs &lt;&lt; "R" &lt;&lt; R; // cv::Mat
 fs &lt;&lt; "T" &lt;&lt; T;

fs &lt;&lt; "MyData" &lt;&lt; m; // your own data structures

fs.release(); // explicit close
 cout &lt;&lt; "Write Done." &lt;&lt; endl;
 }

{
 //read
 cout &lt;&lt; endl &lt;&lt; "Reading: " &lt;&lt; endl;
 FileStorage fs; 
 fs.open(filename, FileStorage::READ);

int itNr; 
 //fs["iterationNr"] &gt;&gt; itNr;
 itNr = (int) fs["iterationNr"];
 cout &lt;&lt; itNr;
 if (!fs.isOpened())
 {
 
 cerr &lt;&lt; "Failed to open " &lt;&lt; filename &lt;&lt; endl;
 help(av);
 return 1;
 }

FileNode n = fs["strings"]; // Read string sequence - Get node
 if (n.type() != FileNode::SEQ)
 {
 
 cerr &lt;&lt; "strings is not a sequence! FAIL" &lt;&lt; endl;
 return 1;
 }

FileNodeIterator it = n.begin(), it_end = n.end(); // Go through the node
 for (; it != it_end; ++it)
 cout &lt;&lt; (string)*it &lt;&lt; endl;
 
 
 n = fs["Mapping"]; // Read mappings from a sequence
 cout &lt;&lt; "Two " &lt;&lt; (int)(n["Two"]) &lt;&lt; "; "; 
 cout &lt;&lt; "One " &lt;&lt; (int)(n["One"]) &lt;&lt; endl &lt;&lt; endl;

MyData m;
 Mat R, T;

fs["R"] &gt;&gt; R; // Read cv::Mat
 fs["T"] &gt;&gt; T;
 fs["MyData"] &gt;&gt; m; // Read your own structure_

cout &lt;&lt; endl 
 &lt;&lt; "R = " &lt;&lt; R &lt;&lt; endl;
 cout &lt;&lt; "T = " &lt;&lt; T &lt;&lt; endl &lt;&lt; endl;
 cout &lt;&lt; "MyData = " &lt;&lt; endl &lt;&lt; m &lt;&lt; endl &lt;&lt; endl;

//Show default behavior for non existing nodes
 cout &lt;&lt; "Attempt to read NonExisting (should initialize the data structure with its default)."; 
 fs["NonExisting"] &gt;&gt; m;
 cout &lt;&lt; endl &lt;&lt; "NonExisting = " &lt;&lt; endl &lt;&lt; m &lt;&lt; endl;
 }

return 0;
}
</pre> 
 </div> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 代码分析 ##

这里我们仅讨论XML和YAML文件输入。你的输出（和相应的输入）文件可能仅具有其中一个扩展名以及对应的文件结构。XML和YAML的串行化分别采用两种不同的数据结构: *mappings* (就像STL map) 和 *element sequence* (比如 STL vector>。二者之间的区别在map中每个元素都有一个唯一的标识名供用户访问；而在sequences中你必须遍历所有的元素才能找到指定元素。

1. **XML\\YAML 文件的打开和关闭。** 在你写入内容到此类文件中前，你必须先打开它，并在结束时关闭它。在OpenCV中标识XML和YAML的数据结构是 [FileStorage][] 。要将此结构和硬盘上的文件绑定时，可使用其构造函数或者 *open()* 函数:
 
 string filename = "I.xml";
 FileStorage fs(filename, FileStorage::WRITE);
 \\...
 fs.open(filename, FileStorage::READ);
 
 无论以哪种方式绑定，函数中的第二个参数都以常量形式指定你要对文件进行操作的类型，包括：WRITE, READ 或 APPEND。文件扩展名决定了你将采用的输出格式。如果你指定扩展名如 *.xml.gz* ，输出甚至可以是压缩文件。
 
 当 [FileStorage][] 对象被销毁时，文件将自动关闭。当然你也可以显示调用 *release* 函数:
 
 fs.release(); // 显示关闭
2. **输入\\输出文本和数字。** 数据结构使用与STL相同的 << 输出操作符。输出任何类型的数据结构时，首先都必须指定其标识符,这通过简单级联输出标识符即可实现。基本类型数据输出必须遵循此规则:
 
 fs << "iterationNr" << 100;
 
 读入则通过简单的寻址（通过 \[\] 操作符）操作和强制转换或 >> 操作符实现：
 
 int itNr;
 fs["iterationNr"] >> itNr;
 itNr = (int) fs["iterationNr"];
3. **输入\\输出OpenCV数据结构。** 其实和对基本类型的操作方法是相同的:
 
 Mat R = Mat_<uchar >::eye (3, 3),
 T = Mat_<double>::zeros(3, 1);
 
 fs << "R" << R; // 写 cv::Mat
 fs << "T" << T;
 
 fs["R"] >> R; // 读 cv::Mat
 fs["T"] >> T;
4. **输入\\输出 vectors（数组）和相应的maps.** 之前提到我们也可以输出maps和序列（数组, vector)。同样，首先输出变量的标识符，接下来必须指定输出的是序列还是map。
 
 对于序列，在第一个元素前输出”\[“字符，并在最后一个元素后输出”\]“字符：
 
 fs << "strings" << "["; // 文本 - 字符串序列
 fs << "image1.jpg" << "Awesomeness" << "baboon.jpg";
 fs << "]"; // 序列结束
 
 对于maps使用相同的方法，但采用”\{“和”\}“作为分隔符。
 
 fs << "Mapping"; // 文本 - mapping
 fs << "{" << "One" << 1;
 fs << "Two" << 2 << "}";
 
 对于数据读取，可使用 [FileNode][] 和 [FileNodeIterator][] 数据结构。 [FileStorage][] 的\[\] 操作符将返回一个 [FileNode][] 数据类型。如果这个节点是序列化的，我们可以使用 [FileNodeIterator][] 来迭代遍历所有元素。
 
 FileNode n = fs["strings"]; // 读取字符串序列 - 获取节点
 if (n.type() != FileNode::SEQ)
 {
 
 cerr << "strings is not a sequence! FAIL" << endl;
 return 1;
 }
 
 FileNodeIterator it = n.begin(), it_end = n.end(); // 遍历节点
 for (; it != it_end; ++it)
 cout << (string)*it << endl;
 
 对于maps类型，可以用 \[\] 操作符访问指定的元素（或者 >> 操作符）：
 
 n = fs["Mapping"]; // 从序列中读取map
 cout << "Two " << (int)(n["Two"]) << "; ";
 cout << "One " << (int)(n["One"]) << endl << endl;
5. **读写自定义数据类型。** 假设你定义了如下数据类型：
 
 class MyData
 {
 
 public:
 MyData() : A(0), X(0), id() {}
 public: // 数据成员
 int A;
 double X;
 string id;
 };
 
 添加内部和外部的读写函数，就可以使用OpenCV I/O XML/YAML接口对其进行序列化（就像对OpenCV数据结构进行序列化一样）。内部函数定义如下：
 
 void write(FileStorage& fs) const //对自定义类进行写序列化
 {
 
 fs << "{" << "A" << A << "X" << X << "id" << id << "}";
 }
 
 void read(const FileNode& node) //从序列读取自定义类
 {
 
 A = (int)node["A"];
 X = (double)node["X"];
 id = (string)node["id"];
 }
 
 接下来在类的外部定义以下函数：
 
 void write(FileStorage& fs, const std::string&, const MyData& x)
 {
 
 x.write(fs);
 }
 
 void read(const FileNode& node, MyData& x, const MyData& default_value = MyData())
 {
 
 if(node.empty())
 x = default_value;
 else
 x.read(node);
 }
 
 这儿可以看到，如果读取的节点不存在，我们返回默认值。更复杂一些的解决方案是返回一个对象ID为负值的实例。
 
 一旦添加了这四个函数，就可以用 >> 操作符和 << 操作符分别进行读，写操作：
 
 MyData m(1);
 fs << "MyData" << m; // 写自定义数据结构
 fs["MyData"] >> m; // 读自定义数据结构
 
 或试着读取不存在的值:
 
 fs["NonExisting"] >> m; // 请注意不是 fs << "NonExisting" << m
 cout << endl << "NonExisting = " << endl << m << endl;

## 结果 ##

好的，大多情况下我们只输出定义过的成员。在控制台程序的屏幕上，你将看到：

Write Done.
    
    Reading:
    100image1.jpg
    Awesomeness
    baboon.jpg
    Two  2; One  1
    
    
    R = [1, 0, 0;
      0, 1, 0;
      0, 0, 1]
    T = [0; 0; 0]
    
    MyData =
    {
           id = mydata1234, X = 3.14159, A = 97}
    
    Attempt to read NonExisting (should initialize the data structure with its default).
    NonExisting =
    {
           id = , X = 0, A = 0}
    
    Tip: Open up output.xml with a text editor to see the serialized data.

然而, 在输出的xml文件中看到的结果将更加有趣：

<?xml version="1.0"?>
 <opencv_storage>
 <iterationNr>100</iterationNr>
 <strings>
 image1.jpg Awesomeness baboon.jpg</strings>
 <Mapping>
 <One>1</One>
 <Two>2</Two></Mapping>
 <R type_id="opencv-matrix">
 <rows>3</rows>
 <cols>3</cols>
 <dt>u</dt>
 <data>
 1 0 0 0 1 0 0 0 1</data></R>
 <T type_id="opencv-matrix">
 <rows>3</rows>
 <cols>1</cols>
 <dt>d</dt>
 <data>
 0. 0. 0.</data></T>
 <MyData>
 <A>97</A>
 <X>3.1415926535897931e+000</X>
 <id>mydata1234</id></MyData>
 </opencv_storage>

或YAML文件：

%YAML:1.0
    iterationNr: 100
    strings:
       - "image1.jpg"
       - Awesomeness
       - "baboon.jpg"
    Mapping:
       One: 1
       Two: 2
    R: !!opencv-matrix
       rows: 3
       cols: 3
       dt: u
       data: [ 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1 ]
    T: !!opencv-matrix
       rows: 3
       cols: 1
       dt: d
       data: [ 0., 0., 0. ]
    MyData:
       A: 97
       X: 3.1415926535897931e+000
       id: mydata1234

[FileNode]: http://opencv.itseez.com/modules/core/doc/xml_yaml_persistence.html#filenode
[FileNodeIterator]: http://opencv.itseez.com/modules/core/doc/xml_yaml_persistence.html#filenodeiterator
[Link 1]: http://www.opencv.org.cn/opencvdoc/2.3.2/html/_downloads/file_input_output.cpp
[FileStorage]: http://opencv.itseez.com/modules/core/doc/xml_yaml_persistence.html#filestorage