《學習 OpenCV》練習題：第四章第三題 - 直方圖計算與互動式 ROI 選取

本文實作 OpenCV 經典教材《學習 OpenCV》第四章第三題：載入影像、計算 RGB 三通道與灰階直方圖、繪製直方圖圖像、支援滑鼠框選矩形區域 (ROI) 並即時顯示該區域直方圖。

核心功能模組

• 影像載入與通道分離：`cvLoadImage` → `cvSplit` 得到 R、G、B、Gray 四張單通道圖。
• 直方圖計算：`cvCreateHist` (256 bins, 範圍 0-255) → `cvCalcHist` 統計像素分佈。
• 直方圖繪製：`getHistImage` 函數將直方圖數據繪製為矩形條狀圖 (`cvRectangle`)，支援自訂顏色。
• 多視窗顯示：原圖、四通道直方圖並排顯示 (`cvShowImage`)。
• 滑鼠回呼互動：`cvSetMouseCallback` 處理左鍵按下/移動/釋放，記錄矩形座標，在原圖繪製選取框 (`draw_rect`)。

關鍵代碼片段

IplImage* getHistImage(IplImage* src, CvHistogram* hist, CvSize size, CvScalar color) {
    IplImage* dst = cvCreateImage(size, IPL_DEPTH_8U, 3);
    cvSet(dst, cvScalarAll(255));
    float max_val; cvGetMinMaxHistValue(hist, NULL, &max_val);
    int bin_w = size.width / 256;
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
        float val = cvGetReal1D(hist->bins, i);
        CvPoint p0 = cvPoint(i * bin_w, size.height);
        CvPoint p1 = cvPoint((i+1) * bin_w, size.height - cvRound(val * size.height / max_val));
        cvRectangle(dst, p0, p1, color, -1);
    }
    return dst;
}

void my_mouse_callback(int event, int x, int y, int flags, void* param) {
    // 記錄 rect = cvRect(x, y, 0, 0) 起始點
    // EVENT_MOUSEMOVE 更新寬高
    // EVENT_LBUTTONUP 完成選取，重新計算 ROI 直方圖並顯示
}

執行結果

已知不足與改進方向

• 選取框無即時回饋：滑鼠拖動時矩形框未在原圖即時繪製，需在 `EVENT_MOUSEMOVE` 中臨時複製圖像繪製框後 `cvShowImage`，釋放後再恢復原圖。
• 可引入 `cvCopy` 複製影像進行臨時繪製，避免修改原圖數據。
• 現代 OpenCV (C++ API) 建議使用 `cv::Mat`、`cv::calcHist`、`cv::rectangle`、`cv::imshow`，代碼更簡潔安全。

此練習涵蓋影像載入、通道操作、直方圖統計、GUI 互動等核心技能，是入門 OpenCV 影像分析的絕佳實戰。