TXT数据转OpenCV中的Mat数据

前言

　　本文是以前做的一个小东西的处理前奏，当时也记录过，现在把它翻出来重新看看。那个东西需要利用深度图，Shaun 当时还没拿到 Kinect，就在网上下了一些数据（http://eeeweba.ntu.edu.sg/computervision/people/home/renzhou/HandGesture.htm），该数据集包含了彩色图及对应的深度图，但是该数据集没有以图像形式存储深度值，而是用 txt 文本以行列形式存储真正的深度值（单位为 mm），所以并不能直观的看到深度图像，Shaun 需要把这些深度值从 txt 文本提取出来并把它以图像的形式呈现出来，由于需求比较特殊，网上没看到现成的解决的方案，所以 Shaun 只有用现成的轮子自己做一个了。

思路篇

　　程序的基本思路是：先找到目录及子目录下的所有 txt 文件路径；再根据路径分别读取 txt 文件，按行读取之后再进行字符串分割提取其中的深度值；为了便于以图像形式显示，将深度值归一化至 0~255 存入 8 位单通道的 Mat 类型数据中，最后以 png 图像形式保存至各个目录。

实现篇

　　因为当时还在用 opencv-2.4.11，所以本文所实现的代码是基于 opencv-2.4.11，不过应该只要在 opencv-2.0 版本及以上只要有 Mat 数据结构的都能用，毕竟 Shaun 只用到了 OpenCV 中的 Mat 数据结构。Talk is cheap, show you the code（代码很乱，估计也只用这么一次，所以就没怎么注意了 :-P）。具体 C++ 实现代码为：

#include <opencv2/core/core.hpp>  
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp> 
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>

#include <io.h>  
#include <direct.h>  

#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace cv;
using namespace std;

// ******************************************************************
// @refer to  [C++文件读写操作（二）逐字符读取文本和逐行读取文本](http://blog.csdn.net/wangshihui512/article/details/8921924)
//            [字符串分割(C++)](http://www.cnblogs.com/MikeZhang/archive/2012/03/24/MySplitFunCPP.html)
//            [C++读取文件夹中所有的文件或者是特定后缀的文件](http://blog.csdn.net/adong76/article/details/39432467)
//            [C/C++ 判断文件夹是否存在以及创建、删除文件夹 windows以及linux通用](http://blog.csdn.net/u012005313/article/details/50688257)
//            [Split a string in C++?](http://stackoverflow.com/questions/236129/split-a-string-in-c)
//            [Kinect开发学习笔记之（六）带游戏者ID的深度数据的提取](http://blog.csdn.net/zouxy09/article/details/8151044)
//            [Depth Map Tutorial](http://www.pages.drexel.edu/~nk752/depthMapTut.html)
// ******************************************************************
// ----- 逐个字符读取文件 --------
void testByChar()  
{  
    fstream testByCharFile;  
    char c;  
    testByCharFile.open("./test.txt",ios::in);  

    while(!testByCharFile.eof())  
    {  
        testByCharFile>>c;  
        cout<<c;  
    }  
    testByCharFile.close();  
} 

// -------- 逐行读取文件 -------------------
void testByLine()  
{  
    char buffer[256];  
    fstream outFile;  
    outFile.open("./test.txt",ios::in);  

    while(!outFile.eof())  
    {  
        outFile.getline(buffer, 256, '\n');//getline(char *,int,char) 表示该行字符达到256个或遇到换行就结束  
        cout<<buffer<<endl; 
    }  
    outFile.close();  
}  

//  ------- 分割字符串 --------------
void splitString()  
{  
    char buffer[1280];  
    fstream outFile;  
    outFile.open("./test.txt",ios::in);  

    while(!outFile.eof())  
    {  
        outFile.getline(buffer, 1280, '\n');//getline(char *,int,char) 表示该行字符达到1280个或遇到换行就结束  
        cout<<buffer<<endl; 

        const char *d = " ,*";
        char *p;
        p = strtok(buffer, d);
        while(p)
        {
            printf("%s\n", p);
            p=strtok(NULL, d);
        }
    }  

    outFile.close();  
}  

// 获取文件夹下指定格式所有文件名
void getAllFormatFiles( string path, string format, vector<string>& files )  
{  
    //文件句柄    
    long   hFile   =   0;    
    //文件信息    
    struct _finddata_t fileinfo;    
    string pathName;    
    if((hFile = _findfirst(pathName.assign(path).append("/*." + format).c_str(),&fileinfo)) !=  -1)    
    {    
        do    
        {   
            //如果是目录,迭代之  
            //如果不是,加入列表  
            if((fileinfo.attrib &  _A_SUBDIR))    
            {    
                if(strcmp(fileinfo.name,".") != 0  &&  strcmp(fileinfo.name,"..") != 0)    
                {  
                    //files.push_back(p.assign(path).append("/").append(fileinfo.name) );  
                    getAllFormatFiles( pathName.assign(path).append("/").append(fileinfo.name), format, files);   
                }  
            }    
            else    
            {    
                files.push_back(pathName.assign(path).append("/").append(fileinfo.name) );    
            }    
        }while(_findnext(hFile, &fileinfo) == 0);    

        _findclose(hFile);   
    }   
}  

// http://stackoverflow.com/questions/236129/split-a-string-in-c
// ---- stackoverflow上大神的C++版本分割字符串 --------------------
std::vector<std::string> split(const std::string& text, const std::string& delims)
{
    std::vector<std::string> tokens;
    std::size_t start = text.find_first_not_of(delims), end = 0;

    while((end = text.find_first_of(delims, start)) != std::string::npos)
    {
        tokens.push_back(text.substr(start, end - start));
        start = text.find_first_not_of(delims, end);
    }
    if(start != std::string::npos)
        tokens.push_back(text.substr(start));

    return tokens;
}

// 创建文件夹及子文件夹
void makeDir(const string &path)
{
    std::vector<std::string> tokens;
    std::size_t start = 0, end = 0;
    while ((end = path.find('/', start)) != std::string::npos) 
    {
        if (end != start) 
        {
            tokens.push_back(path.substr(0, end));
        }
        start = end + 1;
    }
    if (end != start) 
    {
        tokens.push_back(path);
    }

    vector<string>::const_iterator itp = tokens.begin();
    while (itp != tokens.end())
    {
        if (access(itp->c_str(), 0) == -1)  // 判断文件夹是否存在  
        {  
            cout<<*itp<<" is not existing"<<endl;  
            cout<<"now make it"<<endl;  
            if (mkdir(itp->c_str()) == 0)   // 不存在则创建，只能一级一级的创建
            {
                cout<<"make successfully"<<endl; 
            }
        }
        cout << *itp++ <<endl;
    }
}

// Txt文件转opencv Mat（txt文件中存的是以行列形式的深度值）
cv::Mat Txt2DepthMat(const string &txtname)
{
    cv::Mat result(480, 640, CV_8UC1, cv::Scalar(0));

    char buffer[12800];     // 按行读取文件
    fstream outFile;  
    const char *d = ",";    // 以,为分割点
    char *p;    // 分割出的子串
    outFile.open(txtname, ios::in);

    for (int i = 0; outFile.getline(buffer, 12800, '\n') != NULL && i < result.rows; i++)
    {
        p = strtok(buffer, d);
        for (int j = 0; p && j < result.cols; j++)
        {
            int realDepth = (atoi(p) & 0xfff8) >> 3; //提取距离信息，高13位
            int depth = (int)(256 * realDepth / 0x0fff); //因为提取的信息是距离信息，为了便于显示，这里归一化为0-255  
            result.at<uchar>(i, j) = cv::saturate_cast<uchar>(depth);
            p = strtok(NULL, d);
        }
    }

    outFile.close();  

    return result;
}

// 以颜色表示深度信息，越暖（红色）越近，越冷（蓝色）越远
cv::Mat Depth2Color(const cv::Mat &depth)
{
    cv::Mat result(depth.size(), CV_8UC3, cv::Scalar::all(0));
    int tempDepth, depthRed, depthGreen, depthBlue;
    for (int i = 0; i < result.rows; i++)
    {
        for (int j = 0; j < result.cols; j++)
        {
            tempDepth = 255 - depth.at<uchar>(i, j);
            if(tempDepth < 43)
            {
                depthRed = tempDepth * 6;
                depthGreen = 0;
                depthBlue = tempDepth * 6;
            }
            if(tempDepth > 42 && tempDepth < 85)
            {
                depthRed = 255 - (tempDepth - 43) * 6;
                depthGreen = 0;
                depthBlue = 255;
            }
            if(tempDepth > 84 && tempDepth < 128)
            {
                depthRed = 0;
                depthGreen = (tempDepth - 85) * 6;
                depthBlue = 255;
            }
            if(tempDepth > 127 && tempDepth < 169)
            {
                depthRed = 0;
                depthGreen = 255;
                depthBlue = 255 - (tempDepth - 128) * 6;
            }
            if(tempDepth > 168 && tempDepth < 212)
            {
                depthRed = (tempDepth - 169) * 6;
                depthGreen = 255;
                depthBlue = 0;
            }
            if(tempDepth > 211 && tempDepth < 254)
            {
                depthRed = 255;
                depthGreen = 255 - (tempDepth - 212) * 6;
                depthBlue = 0;
            }
            if(tempDepth > 253)
            {
                depthRed = 255;
                depthGreen = 0;
                depthBlue = 0;
            }
            if (tempDepth == 255)
            {
                depthRed = 0;
                depthGreen = 0;
                depthBlue = 0;
            }

            result.at<Vec3b>(i, j)[0] = depthBlue;
            result.at<Vec3b>(i, j)[1] = depthGreen;
            result.at<Vec3b>(i, j)[2] = depthRed;
        }
    }
    return result;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    string filePath = "C:/Users/XXXXXX/Downloads/NTU-Microsoft-Kinect-HandGesture Dataset/Depth";
    vector<string> files;  
    //读取所有文件  
    string format = "*";  // 不知道为什么在我电脑读不了特定文件？
    getAllFormatFiles(filePath, format, files);

    for (int i = 0; i < files.size(); i++)    
    {
        cv::Mat tempMat = Txt2DepthMat(files[i]);
        files[i].replace(0, 66, "../data");
        files[i].replace(files[i].find(".txt"), files[i].length() - 1, ".png");
        cout<< files[i] << endl; 
        string tempString = files[i].substr(0, files[i].find_last_of("/"));
        makeDir(tempString);
        cv::imwrite(files[i], tempMat);
    }
    cout << "File Size: " << files.size() << endl;

    //cv::imshow("test", Depth2Color(Txt2DepthMat("./1.txt")));
    cv::waitKey(0);
    return 0;
}

2018-01-01 BTW：以上代码在 VS2010+Win7 下编译运行通过，在 VS2013+Win10 下 for (int i = 0; outFile.getline(buffer, 12800, '\n') != NULL && i < result.rows; i++) 会报错，可能需要改成 for (int i = 0; outFile.getline(buffer, 12800, '\n') && i < result.rows; i++) ，即去掉后面的 != NULL。