image watch不仅仅只为opencv服务！

在使用OpenCV的过程中，经常在visual studio中使用image watch查看图像。其实Image watch的功能非常强大， 不仅仅可以显示Opencv 图像数据，也可以显示其他类型的图像。 例如有一块内存保存的是图像数据，也可以将其显示出来。例如：

#include "ippi.h"
#include "ippcv.h"

int main()
{
	IppiSize size = {320,320 };
	int pitch = 0;
	Ipp16s *pSrc = ippiMalloc_16s_C1(size.width, size.height, &pitch);
	IppStatus status1 = ippiImageJaehne_16s_C1R(pSrc, pitch, size);
	ippifree(pSrc);
	return 0;
}

其中显示内存中的图像数据操作为：$@mem(pSrc,INT16,1,size.width,size.height,pitch)$

我们还可以对内存中的图像进行二值化：

二值化操作为: $@thresh(@mem(pSrc,INT16,1,size.width,size.height,pitch),0)$

更多操作见后文图像操作。

安装(Installation)

Visual Studio 2012 以上版本。 并安装Update1 和Update3。
下载Image Watch默认安装即可。
为了使用混合模式调试，请确保没有选中 Tools ->Options ->Debugging ->General ->Managed C++ Compatitibility Mode.

基本操作（basic operation）

• 第一次如何找到Image Watch:
  在调试过程中中断，然后选择：视图 -> 其他窗口 -> Image Watch 。
  只要这样操作一次之后，停止调试时 Image Watch 会自动消失，下次调试过程中会自动出现。
  其实还是更简单的方法：将鼠标停靠在cv::Mat变量上，单击放大镜即可，具体见后文。

在 image watch窗口的左上角，有 Locals和 Watch 两个单选按钮。

1. 如果在 Locals 模式，下面的图像列表（B区域）就会自动显示当前栈中图像变量（image watch 可以识别的类型，例如cv::Mat）。
2. 如果在 Watch 模式，用户可以手动添加图像，例如输入图像表达式，具体怎么写见后文。

图像列表中的每一项都有一个小方块表示（蓝色表示有效，灰色表示无效），对于有效的表达式：下面会一张缩略图，图片大小，像素格式和 类型。支持的像素格式和类型见后文。

选中一个图像（D），就可以在右边的图像视图中看到原图（E区域）。图像视图支持放大缩小图像（滚动鼠标滚轮），拖动图像。在F区域显示着当前的放大系数。当前位置坐标，位置处的像素值显示在靠上的 H 区域。

在鼠标停靠 Image Watch 有效的图像变量时，会自动出现 J区域所示的相关信息。点击放大镜就可以在 Image Watch中显示对应图像。如果你不想去找或者找不到image watch 窗口，这是一种打开image watch 的简易的途径。

图像列表（Image List ）

如上图，B区域所示就是Image List。在Locals 模式下image List是只读的，在watch 模式下是可以编辑和增删的。
image list的右键菜单

• Expand / Collapse all: 展开/收缩 列表
• Expand New Items: 展开新的列表项
• Large Thumbnails: 大缩略图
• Atuo Maximize Contrast: 自动最大化对比图
• 1-Channel Pseudo Color: 将灰度图转为伪彩色图显示
• 4-Channel Ignore Alpha: 忽略四通道图的最后一个通道
• Add to Watch : 将选择的图像加入到 Watch 模式
• Add Address to Watch : 将图像地址加入到Watch 模式下，在查看其他栈中的图像时这是一个非常有用的功能。
• Dump to File：下载到文件； 支持PNG,JPG和BIN格式。如果使用BIN格式，就只能使用 image watch查看图片，可以通过@file 操作符加载到watch中。

图像视图器(Image Viewer)

图像视图器（图一的E区域）可以在较大的区域显示图像，支持放大缩小和查看单个像素的信息。

图像视图的右键菜单

• zoom to fit : 缩放图片至适应窗口大小
• zoom to original size : 原始图像大小
• Link Views : 所有相同大小的图像共享一个视图。这个比较好玩，也就是对相同大小的图片， 可以切换图片可以显示同一个区域。你可以看到不同图像的相同区域，方便查看和对比。
• Auto Maximize Contrast : 和 上一节image list中的功能一致。
• 1-Channel Pseudo Color: 和 上一节image list中的功能一致。
• 4-Channel Ignore Alpha: 和 上一节image list中的功能一致。
• Hexadecimal Display: 16进制显示，设置显示单个像素值的格式（图一的H区域）
• Copy Pixel Address : 复制当前像素的内存地址。

图像类型（Image Types）

IMAGE WATCH 以及内置支持以下C/C++ 图像类型：
OpenCV:

• cv::Mat_<>
• cv::Mat
• CvMat
• _lpllmage
  如果不是这些类型的图像，是不是都不能使用Image Watch 显示了呢？那 Image Watch 的通用性岂不是大打折扣。答案是否定的，可以说基本都可以显示，有两种方式：

1. 使用@mem 操作，具体见Image Operators
2. 对于用户自定义的数据类型，可以使用扩展接口添加到image watch。具体将扩展接口。

像素格式（Pixel Formats）

像素格式包括单个通道的类型和通道格式。
image watch 支持以下通道类型（是内存中数据的类型）：

• INT8, UINT8
• INT16, UINT16
• INT32
• FLOAT16
• FLOAT32
• FLOAT64

通道格式也就是通道的个数。最大支持512个通道。
一个格式字符串是与像素格式相关联。它决定每个通道显示渲染方式。包括如下:

• RG,UV
• RGB, BGR, YUV
• RGBA, BGRA
  我们在使用OpenCV类型时并没有指定格式，在这种情况下会使用默认的颜色映射（color mapping）规则去做显示渲染。

颜色映射（Color Mapping）
image watch 使用一下两个规则把像素值映射到显示的颜色。

1. 决定颜色空间。如果没有设置像素格式就使用默认颜色空间（根据通道数）

• 单通道图：灰度图（默认）或伪彩色（可以在视图器中设置了）
• 双通道图：红/绿
• 三通道图：蓝、绿、红
• 四通道图：蓝、绿、红、透明通道（默认），或者忽略透明通道（可以在视图器中设置了）
• 大于四个通道的图：取前三个通道为蓝、绿、红，忽略剩余通道。

2. 根据通道类型，映射通道值到颜色强度（0% ··· 100%）

• INT8: -128 … 127
• UINT8: 0 … 255
• INT16: -32,768 … 32,767
• UINT16: 0 … 65,535
• INT32:0 … 1。（由于INT32可以表示的范围太大，这里任意截断到了0到1，建议使用automatic contrast maximization自动最大化对比度显示数据）
• FLOAT16::0 … 1
• FLOAT32::0 … 1
• FLOAT64::0 … 1

图像操作（Image Operators）

来看image watch提供的骚操作。
iamge watch 提供了许多简单的操作去帮助显示图像数据。为了区分C++操作符号，这些操作都以符号“@”开头。操作列表：

• @band(img, number): 从图像img中提取出某个通道的图像，这个操作会保持输入的数据类型。
• @thresh(img, threshold): 二值化图像。（大于阈值为1，否则为0）
• @clamp(img,min,max): 截断像素值到min和max之间。
• @abs(img): 像素值的绝对值图像
• @scale(img,factor):使用缩放因子factor，缩放图像
• @norm8(img):缩小255倍后的图像（factor=1/255）
• @norm16(img):缩小65535倍后的图像（factor=1/65535）
• @fliph(img),@flipv(img),@flipd(img): 水平翻转，垂直翻转，对角翻转（转置矩阵）。（保持输入数据类型）
• @rot90(img),@rot180(img),@rot270(img): 旋转90度，180度，270（保持输入数据类型）
• @diff(img0,img1): 逐像素相减后的图像（img0 - img1）
• @file(path): 从路径path加载图像，例如 KaTeX parse error: Undefined control sequence: \temp at position 10: @file(“d:\̲t̲e̲m̲p̲\debug.png”)
• @mem(address, type, channels, width, height, stride): 显示原始内存数据，输入的参数依次为：内存地址（UINT64）,数据类型，通道数，宽度，高度，步长。例如 @mem(myimg.data, UINT8, 320,640,320)

说明：

• 所有的操作都需要计算图像。例如@band 操作从图像中提出去摸个通道图像。下图展示了提取绿色通道图像。
• 操作可以嵌套。下图展示了对提取绿色通道的图像二值化
• 如果没有特定的说明，**默认这些操作都是以 Float32类型数据进行计算并返回Float32 类型的图像。**这意味着数据类型为INT32,FLOAT64会丢失精度，并被截断到FLOAT32范围。
  

扩展（extensibility）

扩展部分主要讲解如何让image watch支持自定义的图像类型。这样在调试程序的过程中就可以像cv::Mat变量一样，自动显示到image watch的图像列表中。
具体操作见官方文档。

参考资料

官方文档

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