chengnan
项目名称
chengnan:基于 Qt 与 OpenCV 的图像显示与处理系统
当前实现状态
本项目已初始化为一个 Qt Widgets + OpenCV + CMake 的 C++ 图像处理应用。当前发布目标为:Windows x64 桌面应用,使用 MSVC、Qt Windows 运行时、OpenCV Windows 预编译 DLL 构建并打包;Linux 构建仅作为代码验证用途。
已实现功能:
- 打开图片
- 保存图片
- 另存图片
- 使用 QWidget 体系显示图像,不使用
cv::imshow - 左右对比显示处理前 / 处理后图像
- 图像视图支持鼠标滚轮缩放、双击适配窗口、拖拽平移视图
- 图像处理功能:
- 放大 / 缩小
- 平移
- 指定角度旋转
- 阈值分割 + 轮廓目标提取
- 基于 HSV 均值的简单规则分类
- 使用
QThread+ 信号槽执行 OpenCV 处理任务,避免阻塞 UI
Windows 发布与隔离依赖原则
本项目发布目标为 Windows x64 桌面应用,要求如下:
- 在 Windows x64 + Visual Studio MSVC 环境中构建发布包
- 使用
cl.exe、Windowscmake.exe、Windowsninja.exe、windeployqt.exe构建和部署 - Qt、OpenCV、CMake、Ninja 等依赖优先使用项目目录内二进制包或 CI 缓存中的可信二进制包
- 不把 Qt/OpenCV 安装到系统目录,不修改系统全局环境变量
- 发布包必须包含
chengnan.exe、Qt 运行时、Qt plugins、OpenCV DLL 和校验文件 - Linux 构建脚本仅用于代码验证,不作为最终发布制品来源
推荐 Windows 依赖目录约定:
chengnan/
├── tools/
│ ├── cmake-current-windows/ # Windows 版 CMake
│ └── python-bin/ # 可选:项目内 Python 二进制
├── third_party/
│ ├── qt-windows-msvc/ # Windows 版 Qt MSVC
│ ├── opencv-windows/ # Windows 版 OpenCV 预编译包
│ └── qt-tools/ # Ninja 等 Qt 工具
├── build-windows/ # Windows 构建输出目录
└── dist-windows/ # Windows 发布包输出目录
注意:Windows 发布包依赖 Qt 与 OpenCV Windows 预编译二进制。CI Runner 必须能访问这些依赖,或仓库/缓存中已经准备好对应目录。
编译工具链与版本声明
本项目发布目标为 Windows x64,推荐工具链如下:
| 工具 / 依赖 | 项目内路径 | 说明 |
|---|---|---|
| Visual Studio Build Tools / MSVC | Runner 系统环境 | 提供 cl.exe,需通过 x64 Native Tools 或 msvc-dev-cmd 初始化 |
| CMake | tools/cmake-current-windows/bin/cmake.exe |
CMake 最低要求 3.21 |
| Ninja | third_party/qt-tools/Tools/Ninja/ninja.exe |
CMake 使用 -G Ninja 生成构建系统 |
| Qt | third_party/qt-windows-msvc |
使用 Qt Widgets / Qt Concurrent,部署时调用 windeployqt.exe |
| OpenCV | third_party/opencv-windows/x64/vc16 |
使用 core、imgproc、imgcodecs 组件,发布时复制 DLL |
| C++ 标准 | CMakeLists.txt |
CMAKE_CXX_STANDARD 17 |
Linux 二进制工具链仍可用于代码验证,但不作为发布包来源。
如何构建
Windows 发布构建
本项目目标是 Windows 桌面应用。推荐在 Windows x64 + Visual Studio MSVC 环境中构建,仓库内 Windows 依赖约定如下:
third_party/qt-windows-msvc/
third_party/opencv-windows/x64/vc16/
third_party/qt-tools/Tools/Ninja/ninja.exe
tools/cmake-current-windows/bin/cmake.exe
在 Windows Runner 或 “x64 Native Tools Command Prompt for VS” 中执行:
powershell -ExecutionPolicy Bypass -File .\scripts\package-windows-release.ps1 -Toolchain msvc
生成的发布包:
dist-windows/chengnan-windows-x86_64.zip
dist-windows/chengnan-windows-x86_64.zip.sha256
发布包内包含 chengnan.exe、Qt 运行时、Qt plugins 和 OpenCV DLL。解压后双击 chengnan.exe 运行。
Linux 本地验证构建
Linux 构建仅用于本地验证 Qt/OpenCV 代码,不作为最终 Windows 发布包。
在 Linux 中进入项目目录执行:
cd /root/chengnan
./scripts/build-linux-binary.sh
脚本会自动完成:
- 检查项目内 Linux 二进制构建环境是否存在
- 如不存在,则下载项目内
micromamba二进制工具 - 在
tools/linux-build-env/内安装 CMake、Ninja、Clang、Qt、OpenCV 等二进制依赖 - 使用项目内 Clang / CMake / Ninja 配置并构建项目
- 输出 Linux 可执行文件:
build-linux/chengnan
分步构建
如果希望先准备依赖,再单独构建:
cd /root/chengnan
./scripts/setup-linux-binary-deps.sh
./scripts/build-linux-binary.sh
手动等价构建命令
以下命令等价于脚本中的核心构建逻辑,适合调试 CMake 参数:
cd /root/chengnan
export PATH="$PWD/tools/linux-build-env/bin:$PATH"
export CMAKE_PREFIX_PATH="$PWD/tools/linux-build-env"
export PKG_CONFIG_PATH="$PWD/tools/linux-build-env/lib/pkgconfig:$PWD/tools/linux-build-env/share/pkgconfig:${PKG_CONFIG_PATH:-}"
export LD_LIBRARY_PATH="$PWD/tools/linux-build-env/lib:${LD_LIBRARY_PATH:-}"
export CC="$PWD/tools/linux-build-env/bin/clang"
export CXX="$PWD/tools/linux-build-env/bin/clang++"
cmake -S . -B build-linux \
-G Ninja \
-DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
-DCMAKE_PREFIX_PATH="$CMAKE_PREFIX_PATH" \
-DCMAKE_C_COMPILER="$CC" \
-DCMAKE_CXX_COMPILER="$CXX" \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX="$PWD/dist-linux"
cmake --build build-linux --parallel "$(nproc)"
运行程序
构建完成后运行:
cd /root/chengnan
export LD_LIBRARY_PATH="$PWD/tools/linux-build-env/lib:${LD_LIBRARY_PATH:-}"
./build-linux/chengnan
如果在无桌面环境或 SSH 终端中运行,Qt 图形界面可能无法显示,需要在有 X11 / Wayland 图形会话的 Linux 桌面环境中运行。
已清理的历史依赖
之前为了尝试构建曾产生过源码编译或非目标平台相关内容,目前已删除:
third_party/opencv-src
third_party/opencv-build
third_party/opencv
third_party/qt-sdk
third_party/qt
third_party/opengl-stub
tools/uv
tools/pyenv
tools/cmake
tools/cmake.tar.gz
这些内容被删除的原因:
opencv-src/opencv-build/opencv属于源码编译安装路径,不符合“只使用二进制安装”的要求qt-sdk/qt是 Linux 本地尝试阶段的旧 Qt 目录,需要按新的 Linux 二进制依赖规范重新放置opengl-stub是临时构建验证用内容,不属于正式项目依赖tools/uv/tools/pyenv是 uv 相关环境,不符合“Python 使用虚拟环境,不使用 uv 安装”的要求tools/cmake是旧 Linux CMake 工具目录,后续应按tools/cmake-linux/重新放置二进制工具
当前项目内已有的二进制依赖记录
当前目录中准备或约定了 Windows 方案所需的二进制依赖和脚本:
third_party/qt-windows-msvc-sdk/
third_party/qt-windows-msvc
third_party/opencv-windows-extract/
third_party/opencv-windows
third_party/qt-tools/
tools/cmake-windows/
tools/cmake-current-windows
tools/python-bin/
scripts/build-windows.ps1
scripts/setup-python-venv-windows.ps1
DEPENDENCIES.md
已验证这些文件曾存在:
third_party/qt-windows-msvc/bin/qmake.exe
third_party/qt-windows-msvc/bin/windeployqt.exe
third_party/opencv-windows/x64/vc16/lib/OpenCVConfig.cmake
third_party/opencv-windows/x64/vc16/lib/opencv_world4100.lib
third_party/opencv-windows/x64/vc16/bin/opencv_world4100.dll
third_party/qt-tools/Tools/Ninja/ninja.exe
tools/cmake-current-windows/bin/cmake.exe
tools/python-bin/python.exe
这些 Windows 二进制内容是发布包构建所需依赖;Linux 验证构建不会引用它们。
Linux 验证构建说明
如需在 Linux 上做代码验证,可使用项目内 Linux 二进制依赖:
- Linux 版 CMake 二进制包
- Linux 版 Ninja 二进制包
- Linux 版二进制 C++ 编译器工具链,例如 LLVM/Clang 预编译包
- Linux 版 Qt 二进制包
- Linux 版 OpenCV 二进制包
- 项目内 Python 二进制包和虚拟环境
构建脚本建议命名为:
scripts/setup-python-venv-linux.sh
scripts/build-linux-binary.sh
示例构建命令应类似:
./scripts/build-linux-binary.sh
该脚本应只使用项目内路径,例如:
export PATH="$PWD/tools/cmake-linux/bin:$PWD/tools/ninja-linux:$PWD/tools/compiler-linux/bin:$PATH"
export CMAKE_PREFIX_PATH="$PWD/third_party/qt-linux;$PWD/third_party/opencv-linux"
但脚本不得写入系统环境,也不得调用系统 GCC/G++ 作为项目编译器。
项目目标
使用 Qt 设计图形化界面,结合 OpenCV 实现图像的读取、显示、保存、基础几何处理,以及分类或目标提取功能。程序需要支持处理前后图像对比显示,并在图像处理流程中尽量使用 Qt 线程,避免阻塞界面。
技术要求
1. 开发框架
- GUI 框架:Qt(建议 Qt 6.x,使用 Qt Widgets)
- 图像处理库:OpenCV
- 构建系统:CMake
- 编程语言:C++17 或更高版本
- 图像显示:必须使用 Qt 的 QWidget / QLabel / QGraphicsView 等控件显示图像
- 禁止使用:
cv::imshow、cv::waitKey等 OpenCV 窗口显示方式
2. 界面功能要求
界面由 Qt 设计实现,至少应包含以下基础功能:
- 打开图片
- 保存图片
- 另存图片
- 显示原始图片
- 显示处理后的图片
- 支持处理前、处理后图像的对比观看
- 显示当前操作状态或处理结果提示
建议界面布局:
- 左侧显示原始图片
- 右侧显示处理后图片
- 顶部或侧边栏放置操作按钮
- 底部状态栏显示当前文件路径、处理状态、图片尺寸等信息
3. 图像基础处理要求
图片处理应包含以下简单操作:
- 缩放
- 放大
- 缩小
- 按比例缩放
- 平移
- 向上、下、左、右移动图像显示区域或图像内容
- 旋转
- 顺时针旋转
- 逆时针旋转
- 指定角度旋转
可选增强功能:
- 灰度化
- 二值化
- 亮度 / 对比度调节
- 滤波 / 模糊
- 边缘检测
- 撤销 / 重做
4. 分类或目标提取功能要求
程序应至少实现以下两项功能之一,两者皆有最佳:
方案 A:图像分类
可实现简单图像分类,例如:
- 根据颜色占比进行分类
- 根据亮度、纹理、边缘数量进行规则分类
- 使用 OpenCV DNN 加载轻量模型进行分类
分类结果应显示在界面中,例如:
- 图片类型
- 置信度或规则判断依据
- 分类耗时
方案 B:目标提取
可实现目标提取,例如:
- 阈值分割
- 颜色区域提取
- 轮廓检测
- 边缘检测
- 前景目标提取
目标提取结果应显示在处理后图像窗口中,并可叠加以下信息:
- 目标轮廓
- 外接矩形
- 目标数量
- 面积、中心点等简单特征
建议优先实现目标提取,再扩展简单分类功能。
5. 显示要求
- 必须具有图像显示功能
- 必须显示处理前、处理后的图像对比
- 显示控件必须基于 QWidget 体系
- 不允许使用 OpenCV 的
cv::imshow显示图片 - OpenCV 的
cv::Mat与 Qt 的QImage/QPixmap之间应封装转换函数
6. 线程要求
考虑图像处理使用 Qt 线程,避免大图像处理时卡住主界面。
建议设计:
- 主线程:负责 UI 显示、按钮响应、用户交互
- 工作线程:负责 OpenCV 图像处理、分类、目标提取
- 线程通信:使用 Qt 信号与槽
- 禁止在工作线程中直接操作 QWidget 控件
建议类设计:
MainWindow:主窗口,负责 UI 和用户操作ImageProcessor:图像处理逻辑类ImageWorker:运行在 QThread 中的图像处理工作对象ImageConverter:负责cv::Mat与QImage转换
7. 环境与依赖安装要求
所有安装的依赖不得污染本地系统环境,必须采用项目文件夹内二进制安装或指定路径解压的方式。
要求:
- Windows 发布包在 Windows x64 + MSVC 环境中构建
- Linux 构建仅用于本地代码验证
- 不使用源码编译安装 Qt / OpenCV 等依赖
- 不建议直接全局安装 Qt 或 OpenCV
- 不建议污染系统
/usr、/usr/local等全局路径 - 建议将依赖安装到项目目录下,例如:
chengnan/third_party/qt-linux/chengnan/third_party/opencv-linux/chengnan/tools/cmake-linux/chengnan/tools/ninja-linux/chengnan/tools/compiler-linux/chengnan/tools/python-venv/
- CMake 通过
CMAKE_PREFIX_PATH指向项目内依赖路径 - 构建目录使用
chengnan/build-linux/ - 可使用脚本统一配置环境变量,但只能影响当前进程,不修改系统环境变量
示例目录:
chengnan/
├── README.md
├── CMakeLists.txt
├── .gitignore
├── app/
│ ├── include/
│ │ ├── MainWindow.h
│ │ ├── ImageView.h
│ │ ├── ImageProcessor.h
│ │ ├── ImageWorker.h
│ │ └── ImageConverter.h
│ └── src/
│ ├── main.cpp
│ ├── MainWindow.cpp
│ ├── ImageView.cpp
│ ├── ImageProcessor.cpp
│ ├── ImageWorker.cpp
│ └── ImageConverter.cpp
├── docs/
│ └── windows/ # Windows 依赖说明和构建脚本
├── scripts/
│ ├── setup-linux-binary-deps.sh
│ ├── setup-python-venv-linux.sh
│ └── build-linux-binary.sh
├── tools/
│ ├── linux-build-env/ # 项目内 Linux 二进制构建环境,Git 忽略
│ ├── cmake-linux -> linux-build-env
│ ├── ninja-linux -> linux-build-env
│ ├── compiler-linux -> linux-build-env
│ ├── python-bin -> linux-build-env
│ └── python-venv -> linux-build-env
├── third_party/
│ ├── qt-linux -> ../tools/linux-build-env
│ └── opencv-linux -> ../tools/linux-build-env
└── build-linux/ # Linux 构建输出目录,Git 忽略
示例 CMake 配置方式应写入脚本中统一执行,不能依赖系统工具链:
./scripts/setup-linux-binary-deps.sh
./scripts/build-linux-binary.sh
脚本会在项目目录内使用 Linux 二进制包创建隔离环境,并只在当前进程内设置环境变量。核心等价配置如下:
export PATH="$PWD/tools/linux-build-env/bin:$PATH"
export CMAKE_PREFIX_PATH="$PWD/tools/linux-build-env"
export PKG_CONFIG_PATH="$PWD/tools/linux-build-env/lib/pkgconfig:$PWD/tools/linux-build-env/share/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH"
export LD_LIBRARY_PATH="$PWD/tools/linux-build-env/lib:$LD_LIBRARY_PATH"
export CC="$PWD/tools/linux-build-env/bin/clang"
export CXX="$PWD/tools/linux-build-env/bin/clang++"
cmake -S . -B build-linux \
-G Ninja \
-DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
-DCMAKE_PREFIX_PATH="$CMAKE_PREFIX_PATH" \
-DCMAKE_C_COMPILER="$CC" \
-DCMAKE_CXX_COMPILER="$CXX"
cmake --build build-linux -j$(nproc)
如需临时设置运行环境,建议写入脚本,不写入系统全局配置:
export PATH="$PWD/third_party/qt-linux/bin:$PWD/tools/cmake-linux/bin:$PWD/tools/ninja-linux:$PWD/tools/compiler-linux/bin:$PATH"
export LD_LIBRARY_PATH="$PWD/third_party/qt-linux/lib:$PWD/third_party/opencv-linux/lib:$LD_LIBRARY_PATH"
推荐实现步骤
- 创建 Qt Widgets + CMake 项目结构
- 实现主窗口和基本按钮:打开、保存、另存
- 实现图片显示控件,完成原图和处理图对比显示
- 封装
cv::Mat与QImage的转换工具 - 实现缩放、平移、旋转等基础处理
- 将图像处理逻辑迁移到
QThread工作线程 - 实现目标提取功能,例如阈值分割 + 轮廓检测
- 可选实现简单分类功能
- 完成保存处理结果图片
- 编写 Linux 本地二进制工具链构建脚本,确保 Qt、OpenCV、CMake、Ninja、编译器等工具均放在项目目录内
- 测试大图处理时界面是否保持响应
- 完善 README、运行说明和截图
验收标准
- 可以打开常见图片格式,例如 PNG、JPG、BMP
- 可以保存当前处理后的图片
- 可以另存为指定路径
- 可以在同一界面中对比显示处理前和处理后图像
- 支持缩放、平移、旋转操作
- 至少实现分类或目标提取功能之一
- 图像显示使用 QWidget 体系,不使用
cv::imshow - 图像处理任务不会明显阻塞 UI
- 依赖安装和构建必须限制在项目目录内,不污染系统环境
- Windows 发布包可通过 Windows x64 + MSVC 构建生成
- 所有工具和依赖使用二进制包或解压式安装,不使用源码编译安装
注意事项
- QWidget 只能在主线程中创建和更新
- 工作线程只处理数据,不直接改 UI
- 大图处理时应避免频繁深拷贝,可合理使用
cv::Mat::clone()控制生命周期 QImage与cv::Mat共享内存时要注意对象生命周期- 保存图片时应保存处理后的图像,而不是原图
- 若使用 OpenCV DNN 模型,模型文件应放入项目目录,例如
models/ - 所有脚本应避免执行破坏性系统操作