OpenCV 从零学习 · 第 1 讲：图像的读取、显示与保存

Python OpenCV 从零到精通 · 函数：cv2.imread / cv2.imshow / cv2.imwrite

本讲介绍 OpenCV 处理图像最基础的三个函数：cv2.imread 读取、cv2.imshow 显示、cv2.imwrite 保存，逐一说明它们的参数、返回值与常见注意事项。在 OpenCV 中，所有图像都以 NumPy 数组形式存在，这一点贯穿后续全部内容。

---

0. 环境准备

pip install opencv-python

import cv2
print(cv2.__version__)   # 例如 4.9.0

包名	opencv-python（核心功能）；需要 SIFT/SURF 等扩展模块时用 opencv-contrib-python。注意 PyPI 上的 opencv 是无关废弃包，不要装错。
依赖	numpy 会随包自动安装，图像读写、运算都基于它。

---

1. cv2.imread — 读取图像

函数签名

cv2.imread(filename, flags=cv2.IMREAD_COLOR) -> ndarray | None

参数	类型	含义
filename	str	图像文件路径
flags	int	读取模式，决定通道数与色彩，见下表

flags 常用取值

取值	值	说明
IMREAD_COLOR	1	彩色，3 通道 BGR，忽略透明通道（默认）
IMREAD_GRAYSCALE	0	单通道灰度图
IMREAD_UNCHANGED	-1	原样读入，保留 alpha 透明通道

返回值：成功返回 ndarray，形状为 (高度, 宽度, 通道数)；失败（路径错误、文件损坏）时返回 None，且不抛异常。

import cv2

img = cv2.imread("photo.jpg")
if img is None:                      # 必须判空，否则后续对 None 操作会抛 'NoneType' 错误
    raise FileNotFoundError("图片读取失败，检查路径")
print(img.shape)                     # (高度, 宽度, 通道数)，例如 (480, 640, 3)

---

2. cv2.imshow / cv2.waitKey / cv2.destroyAllWindows — 显示图像

函数签名

cv2.imshow(winname, mat) -> None
cv2.waitKey(delay=0) -> int
cv2.destroyAllWindows() -> None

参数	类型	含义
winname	str	窗口名；同名窗口会被复用 / 覆盖
mat	ndarray	要显示的图像（BGR 顺序）
delay	int	等待毫秒数；0 = 无限等待按键，>0 = 等待该毫秒数（常用于视频逐帧）

返回值：waitKey 返回按下的键的 ASCII 码（int），超时未按键返回 -1。

cv2.imshow("demo", img)
key = cv2.waitKey(0)          # 0：无限等待，按任意键继续
cv2.destroyAllWindows()       # 关闭所有窗口；也可用 cv2.destroyWindow("demo") 关指定窗口

---

3. 颜色通道顺序：OpenCV 用 BGR，不是 RGB

OpenCV 载入的彩色图像通道顺序是 BGR（蓝-绿-红），而非多数库（PIL、matplotlib）使用的 RGB。若直接把 OpenCV 图像交给以 RGB 解读的库显示，会出现红蓝互换。

函数签名

cv2.cvtColor(src, code[, dst]) -> ndarray

参数	含义
src	输入图像
code	颜色空间转换码，见下表

常用转换码

code	作用
COLOR_BGR2RGB	BGR → RGB（给 matplotlib / 人眼查看用）
COLOR_BGR2GRAY	BGR → 灰度
COLOR_BGR2HSV	BGR → HSV（后续色彩分割常用）

import matplotlib.pyplot as plt

rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)   # 转成 RGB 再交给 matplotlib
plt.imshow(rgb)
plt.show()

---

4. cv2.imwrite — 保存图像

函数签名

cv2.imwrite(filename, img[, params]) -> bool

参数	类型	含义
filename	str	保存路径，扩展名决定格式（.jpg / .png 等）
img	ndarray	要保存的图像（BGR，直接存，无需转 RGB）
params	list	可选，格式相关参数，如 JPEG 质量 [int(cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY), 95]

返回值：保存成功返回 True，失败返回 False。

ok = cv2.imwrite("out.jpg", img)            # 直接存 BGR
ok = cv2.imwrite("out.jpg", img, [int(cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY), 95])

---

5. 中文路径的处理

cv2.imread 对含中文的路径在部分环境下会返回 None。改用 NumPy 读取文件字节、再经 cv2.imdecode 解码可规避。

函数签名

cv2.imdecode(buf, flags) -> ndarray | None

参数	类型	含义
buf	ndarray	图像字节的一维 uint8 数组（由 np.fromfile 读取）
flags	int	同 imread 的读取模式

import numpy as np

def imread_zh(path):
    buf = np.fromfile(path, dtype=np.uint8)        # 按字节读文件，绕开中文路径
    img = cv2.imdecode(buf, cv2.IMREAD_COLOR)
    if img is None:
        raise FileNotFoundError(f"解码失败: {path}")
    return img

---

6. 完整示例

import cv2

# 读取并判空
img = cv2.imread("photo.jpg")
if img is None:
    raise SystemExit("读取失败，检查路径")

# 提取灰度图并保存
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
cv2.imwrite("photo_gray.jpg", gray)

# 显示原图（BGR 直接交给 OpenCV，无需转换）
cv2.imshow("原图", img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

print("原图尺寸:", img.shape, "| 灰度图尺寸:", gray.shape)

本讲要点

• cv2.imread(path, flags)：彩色默认 BGR；失败返回 None，务必判空。
• img.shape 顺序为 (高, 宽, 通道)。
• imshow 之后必须 waitKey 才能渲染窗口。
• OpenCV 用 BGR；交给 matplotlib / 人眼查看时用 cvtColor(..., COLOR_BGR2RGB) 转换。
• 中文路径用 np.fromfile + cv2.imdecode 规避。