OpenCV로 얻은 Camera 영상을 OpenGL 배경과 Cube 텍스쳐(texture)로 사용하기

OpenCV로 얻은 Camera 영상을 OpenGL 배경과 Cube 텍스쳐(texture)로 사용하는 예제입니다.

//상대경로로 헤더파일을 지정합니다.
#include ".\include\GL\freeglut.h"
#include "opencv2/opencv.hpp"  
#include <iostream>  
#include <string> 
 
//사용할 라이브러리를 지정해줍니다.
#pragma comment(lib, "freeglut.lib")
#pragma comment(lib, "glew32.lib")
 
using namespace cv;
using namespace std;
 
 
VideoCapture * capture;
Mat img_cam;
int screenW;
int screenH;
 
GLuint texture_background, texture_cube;
float cubeAngle = 0;            
 
 
//OpenCV Mat을 OpenGL Texture로 변환 
GLuint MatToTexture(Mat image)
{
    if (image.empty())  return -1;
 
    //OpenGL 텍스처 생성
    GLuint textureID;
    glGenTextures(1, &textureID);
 
    //텍스처 ID를 바인딩 -  사용할 텍스처 차원을 지정해준다.
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID); 
 
    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
 
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, image.cols, image.rows,
        0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, image.ptr());
 
    return textureID;
}
 
 
void draw_background()
{
    int x = screenW / 100.0;
    int y = screenH / 100.0;
 
    glBegin(GL_QUADS);
    glTexCoord2f(0.0, 1.0); glVertex3f(-x, -y, 0.0);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0); glVertex3f(x, -y, 0.0);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0); glVertex3f(x, y, 0.0);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0); glVertex3f(-x, y, 0.0);
    glEnd();
}
 
 
void drawBitmapText(char *str, float x, float y, float z)
{
    glRasterPos3f(x, y, z); //문자열이 그려질 위치 지정
 
    while (*str)
    {
        //GLUT_BITMAP_TIMES_ROMAN_24 폰트를 사용하여 문자열을 그린다.
        glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_TIMES_ROMAN_24, *str);
 
        str++;
    }
}
 
 
//큐브의 한 면, 화면 안쪽 방향인 -Z축방향으로 0.5이동하여 정사각형을 그린다.
static void cubebase(void)
{
    glBegin(GL_QUADS);
    glTexCoord2f(0.0, 1.0);
    glVertex3d(-0.5, -0.5, -0.5);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0);
    glVertex3d(-0.5, 0.5, -0.5);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0);
    glVertex3d(0.5, 0.5, -0.5);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0);
    glVertex3d(0.5, -0.5, -0.5);
    glEnd();
}
 
//cubebase함수에서 그린 사각형을 회전 및 이동시켜
//큐브를 완성시킨다.
void draw_cube()
{
    glPushMatrix();
 
    // -Z축 방향
    cubebase();
    
    glPushMatrix();
 
    glTranslated(1.0, 0.0, 0.0);
    glRotated(90.0, 0.0, 1.0, 0.0);
    //+X축 방향
    cubebase();
 
    glPopMatrix();
 
    glPushMatrix();
    glTranslated(-1.0, 0.0, 0.0);
    glRotated(-90.0, 0.0, 1.0, 0.0);
    //-X축 방향
    cubebase();
    glPopMatrix();
 
    glPushMatrix();
    glTranslated(0.0, 1.0, 0.0);
    glRotated(-90.0, 1.0, 0.0, 0.0);
    //+Y축 방향
    cubebase();
    glPopMatrix();
 
    glPushMatrix();
    glTranslated(0.0, -1.0, 0.0);
    glRotated(90.0, 1.0, 0.0, 0.0);
    //-Y축 방향
    cubebase();
    glPopMatrix();
 
    glBegin(GL_QUADS);
    //+Z축 방향
    glTexCoord2f(0.0, 1.0);
    glVertex3d(-0.5, -0.5, 0.5);
    glTexCoord2f(1.0, 1.0);
    glVertex3d(0.5, -0.5, 0.5);
    glTexCoord2f(1.0, 0.0);
    glVertex3d(0.5, 0.5, 0.5);
    glTexCoord2f(0.0, 0.0);
    glVertex3d(-0.5, 0.5, 0.5);
    glEnd();
        
    glPopMatrix();
 
    glFlush();
}
 
void draw_line()
{
 
    glPushMatrix(); //X축 붉은색
    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
    glBegin(GL_LINES);
    glVertex3f(1.0, 0.0, 0.0);
    glVertex3f(-1.0, 0.0, 0.0);
    glEnd();
    drawBitmapText("+X", 0.8, 0.0, 0.0);
    drawBitmapText("-X", -0.8, 0.0, 0.0);
    glPopMatrix();
 
    glPushMatrix(); //Y축 녹색
    glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);
    glBegin(GL_LINES);
    glVertex3f(0.0, 1.0, 0.0);
    glVertex3f(0.0, -1.0, 0.0);
    glEnd();
    drawBitmapText("+Y", 0.0, 0.8, 0.0);
    drawBitmapText("-Y", 0.0, -0.8, 0.0);
    glPopMatrix();
 
    glPushMatrix(); //Z축 파란색
    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);
    glBegin(GL_LINES);
    glVertex3f(0.0, 0.0, 1.0);
    glVertex3f(0.0, 0.0, -1.0);
    glEnd();
    drawBitmapText("+Z", 0.0, 0.0, 0.8);
    drawBitmapText("-Z", 0.0, 0.0, -0.8);
    glPopMatrix();
 
 
    glFlush();
}
 
// 카메라 초기화
void cameraInit()
{
    //카메라 초기화
    capture = new VideoCapture(0);
 
    if (!capture) {
        printf("Could not capture a camera\n\7");
        return;
    }
 
    Mat img_frame;
    capture->read(img_frame);
 
    screenW = img_frame.cols;
    screenH = img_frame.rows;
 
    cout << screenW << " " << screenH << endl;
}
 
 
void display()
{
    //화면을 지운다. (컬러버퍼와 깊이버퍼)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 
    //이후 연산은 ModelView Matirx에 영향을 준다.
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();                                            
    
    texture_background = MatToTexture(img_cam);
    if (texture_background < 0) return;
 
    
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f); //좌표축 그릴 때 사용한 색의 영향을 안받을려면 필요
 
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture_background);
    glPushMatrix();
    glTranslatef(0.0, 0.0, -9.0);
    draw_background(); //배경그림
    glPopMatrix();
    
 
    //glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture_cube); //큐브에 이미지를 출력
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture_background); //큐브에 동영상을 출력
    glPushMatrix();
    glTranslatef(0.0, 0.0, -4.0);
    glRotatef(cubeAngle, 1.0, 1.0, 1.0);
    draw_cube(); //큐브
    glPopMatrix();
    
    glDisable(GL_TEXTURE_2D);
    glPushMatrix();
    glTranslatef(0.0, 0.0, -4.0);
    glRotatef(cubeAngle, 1.0, 1.0, 1.0);
    draw_line();  //좌표축
    glPopMatrix();
 
    glutSwapBuffers();
}
 
 
void reshape(GLsizei width, GLsizei height)
{
    glViewport(0, 0, (GLsizei)width, (GLsizei)height); //윈도우 크기로 뷰포인트 설정 
 
    glMatrixMode(GL_PROJECTION); //이후 연산은 Projection Matrix에 영향을 준다.
    glLoadIdentity();
 
    //Field of view angle(단위 degrees), 윈도우의 aspect ratio, Near와 Far Plane설정
    gluPerspective(45, (GLfloat)width / (GLfloat)height, 1.0, 100.0);
 
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW); //이후 연산은 ModelView Matirx에 영향을 준다. 
}
 
 
void timer(int value) {
    //웹캠으로부터 이미지 캡처
    capture->read(img_cam);
    cvtColor(img_cam, img_cam, COLOR_BGR2RGB);
 
    cubeAngle += 1.0f;
    if (cubeAngle > 360) {
        cubeAngle -= 360;
    }
 
    glutPostRedisplay();      //윈도우를 다시 그리도록 요청
    glutTimerFunc(1, timer, 0); //다음 타이머 이벤트는 1밀리세컨트 후  호출됨.
}
 
 
 
void init()
{
    glGenTextures(1, &texture_background);
 
    //큐브 텍스처 생성
    Mat image = imread("lena.png", IMREAD_COLOR);
    cvtColor(image, image, COLOR_BGR2RGB);
    texture_cube = MatToTexture(image);
 
    //화면 지울때 사용할 색 지정
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
 
    //깊이 버퍼 지울 때 사용할 값 지정
    glClearDepth(1.0);
 
    //깊이 버퍼 활성화
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 
}
 
void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
    //ESC 키가 눌러졌다면 프로그램 종료
    if (key == 27)
    {
        capture->release();
        exit(0);
    }
}
 
 
int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);  //GLUT 초기화
 
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH); //더블 버퍼와 깊이 버퍼를 사용하도록 설정, GLUT_RGB=0x00임
 
    cameraInit();
    glutInitWindowSize(screenW, screenH);
    glutInitWindowPosition(100, 100); //윈도우의 위치 (x,y)
    glutCreateWindow("OpenGL Example"); //윈도우 생성
 
 
    init();
 
    //디스플레이 콜백 함수 등록, display함수는 윈도우 처음 생성할 때와 화면 다시 그릴 필요 있을때 호출된다. 
    glutDisplayFunc(display);
 
    //reshape 콜백 함수 등록, reshape함수는 윈도우 처음 생성할 때와 윈도우 크기 변경시 호출된다.
    glutReshapeFunc(reshape);
    //타이머 콜백 함수 등록, 처음에는 바로 호출됨.
    glutTimerFunc(0, timer, 0);
    //키보드 콜백 함수 등록, 키보드가 눌러지면 호출된다. 
    glutKeyboardFunc(keyboard);
 
    //GLUT event processing loop에 진입한다.
    //이 함수는 리턴되지 않기 때문에 다음줄에 있는 코드가 실행되지 않는다. 
    glutMainLoop();
        
 
    return 0;
}

참고..

//http://stackoverflow.com/a/16815662

//http://ddorobot.blogspot.kr/2015/04/opencv-camera-image-in-opengl-background.html

//http://openglsamples.sourceforge.net/cube2_py.html

//https://rdmilligan.wordpress.com/2015/09/10/augmented-reality-using-opencv-and-opengl/

//http://www0.cs.ucl.ac.uk/staff/a.steed/book_tmp/CGVE/code/Lib3D1.0/maintexture.c