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一、前言

图像处理算法库中OpenCV是比较常用的算法库，可使用不同语言进行调用编写算法，常用的语言有C++、C#、python，本文主要对比了不同语言调用OpenCV进行图像读取、图像保存、图像灰度化、图像腐蚀与膨胀、OTSU分割几种常用的图像处理操作，耗费的时间长短，为在图像处理算法的编程语言选择上提供一些参考。

二、环境介绍

编程语言/OpenCV	版本
python	3.7.10
opencv-python-headless	4.10.0.84
C#	.NET Framework4.7.2——C# 7.3
opencvsharp	4.10.0.20241108
C++	VS2019——C++14
opencv	4.10.0

其中opencv-python-headless为python调用的包，opencv-python-headless是opencv-python的轻量版本，仅包含用于图像处理的核心模块。

opencvsharp是C#调用的软件库，是第三方开发的适配C#的OpenCV。

C++调用的opencv是从官网下载的官方版本。

三种编程语言调用的opencv统一为4.10.0版本，发布日期为2024-06-03。

三、耗时对比

图像处理操作对象图片为500万像素图片。

3.1读写jpg、bmp图片耗时对比

-	python	C#	C++
imread-彩色图jpg	0.026s	0.067s	0.026s
imread-灰度图jpg	0.008s	0.045s	0.009s
imread-彩色图bmp	0.011s	0.043s	0.011s
imread-灰度图bmp	0.005s	0.038s	0.006s
imwrite-彩色图jpg	0.045s	0.050s	0.036s
imwrite-灰度图jpg	0.026s	0.027s	0.023s
imwrite-彩色图bmp	0.007s	0.007s	0.007s
imwrite-灰度图bmp	0.003s	0.003s	0.003s

对表中数据进行分析：

1. python与C++读写图片的耗时基本一致，而C#读取图片的耗时约为二者的3倍以上，写入图片的速度基本一致；
2. 读写灰度图像的耗时约为读写彩色图像的一半；
3. jpg图片写入耗时约为bmp图像的6倍，读取耗时约为bmp图像的1倍。

3.2灰度化、阈值分割、膨胀腐蚀耗时对比

-	python	C#	C++
cvtColor-转灰度	0.004s	0.005s	0.010s
threshold-Otsu	0.004s	0.004s	0.004s
dilate + erode	0.069s	0.095s	0.065s
morphologyEx-闭运算	0.069s	0.095s	0.065s

从表中数据可分析得出：

1. python、C#、C++ 在灰度化、阈值分割、膨胀腐蚀三种算法上三种语言耗时基本一致，C#膨胀腐蚀的耗时高出二者50%；
2. 先膨胀再腐蚀与直接进行闭运算耗时一致，与理论相符。

附录

（1）imread函数以不同模式读取图片

OpenCV读取图片使用的imread函数，可通过指定第二个参数以不同模式读取图片：

参数值	含义
1或IMREAD_COLOR（默认参数）	将图像调整为3通道BGR图像，即使图片是灰度图
0或IMREAD_GRAYSCALE	将图像调整为灰度图像
-1或IMREAD_UNCHANGED	保持原格式不变，深度、通道数都不变
2或IMREAD_ANYDEPTH	保持原始位深度，例如16位或32位，不强制转换为8位，但可能会转换通道数
4或IMREAD_ANYCOLOR	保持原始通道数不变，但可能会压缩图片深度为8位

（2）OpenCV读取图片格式与PIL读取图片格式区别

OpenCV的imread函数读取图片后的通道顺序为BGR，PIL库的Image类读取图片后的通道顺序为RGB，二者读取图片的坐标原点为左上角，x轴为高度方向，y轴为宽度方向，如下图所示：

OpenCV的imread函数以IMREAD_GRAYSCALE读取彩色图片时，会将图像强制转换为灰度图，这种转换过程遵循特定的加权平均法，公式如下：
Gray=0.114×B+0.587×G+0.299×R
计算结果会四舍五入保留为整数。

这种加权公式的依据为：

1. 绿色权重最大，因为人眼对绿色最敏感。
2. 蓝色权重最小，因为人眼对蓝色不太敏感。