OpenCV圖像金字塔

時間 2021-08-14

標籤 html ide svn 函數學習測試 spa code orm 欄目 HTML 简体版

原文原文鏈接

圖像金字塔

目標

本文檔嘗試解答以下問題：html

如何使用OpenCV函數 pyrUp 和 pyrDown 對圖像進行向上和向下採樣。

原理

Noteide

如下內容來自於Bradski和Kaehler的大做： Learning OpenCV 。svn

當咱們須要將圖像轉換到另外一個尺寸的時候，有兩種可能：
1. 放大圖像或者
2. 縮小圖像。
儘管OpenCV 幾何變換 部分提供了一個真正意義上的圖像縮放函數(resize, 在之後的教程中會學到),不過在本篇咱們首先學習一下使用 圖像金字塔來作圖像縮放, 圖像金字塔是視覺運用中普遍採用的一項技術。

圖像金字塔

一個圖像金字塔是一系列圖像的集合 - 全部圖像來源於同一張原始圖像 - 經過梯次向下採樣得到，直到達到某個終止條件才中止採樣。
有兩種類型的圖像金字塔經常出如今文獻和應用中:
- 高斯金字塔(Gaussian pyramid): 用來向下採樣
- 拉普拉斯金字塔(Laplacian pyramid): 用來從金字塔低層圖像重建上層未採樣圖像
在這篇文檔中咱們將使用 高斯金字塔 。

高斯金字塔

想一想金字塔爲一層一層的圖像，層級越高，圖像越小。函數
每一層都按從下到上的次序編號，層級 (表示爲 $G_{i+1}$ 尺寸小於層級 ( $G_{i}$ ))。學習
爲了獲取層級爲的金字塔圖像，咱們採用以下方法:測試
- 將 $G_{i}$ 與高斯內核卷積:ui
  
  $\frac{1}{16} \begin{bmatrix} 1 & 4 & 6 & 4 & 1 \\ 4 & 16 & 24 & 16 & 4 \\ 6 & 24 & 36 & 24 & 6 \\ 4 & 16 & 24 & 16 & 4 \\ 1 & 4 & 6 & 4 & 1 \end{bmatrix}$
- 將全部偶數行和列去除。spa
顯而易見，結果圖像只有原圖的四分之一。經過對輸入圖像 $G_{0}$ (原始圖像) 不停迭代以上步驟就會獲得整個金字塔。code
以上過程描述了對圖像的向下採樣，若是將圖像變大呢?:orm
- 首先，將圖像在每一個方向擴大爲原來的兩倍，新增的行和列以0填充()
- 使用先前一樣的內核(乘以4)與放大後的圖像卷積，得到「新增像素」的近似值。
這兩個步驟(向下和向上採樣) 分別經過OpenCV函數 pyrUp 和 pyrDown 實現, 咱們將會在下面的示例中演示如何使用這兩個函數。

Note

咱們向下採樣縮小圖像的時候, 咱們實際上丟失了一些信息。

源碼

本教程的源碼以下，你也能夠從這裏下載

#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

using namespace cv;

/// 全局變量
Mat src, dst, tmp;
char* window_name = "Pyramids Demo";


/**
 * @函數 main
 */
int main( int argc, char** argv )
{
  /// 指示說明
  printf( "\n Zoom In-Out demo  \n " );
  printf( "------------------ \n" );
  printf( " * [u] -> Zoom in  \n" );
  printf( " * [d] -> Zoom out \n" );
  printf( " * [ESC] -> Close program \n \n" );

  /// 測試圖像 - 尺寸必須能被 2^{n} 整除
  src = imread( "../images/chicky_512.jpg" );
  if( !src.data )
    { printf(" No data! -- Exiting the program \n");
      return -1; }

  tmp = src;
  dst = tmp;

  /// 建立顯示窗口
  namedWindow( window_name, CV_WINDOW_AUTOSIZE );
  imshow( window_name, dst );

  /// 循環
  while( true )
  {
    int c;
    c = waitKey(10);

    if( (char)c == 27 )
      { break; }
    if( (char)c == 'u' )
      { pyrUp( tmp, dst, Size( tmp.cols*2, tmp.rows*2 ) );
        printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
      }
    else if( (char)c == 'd' )
     { pyrDown( tmp, dst, Size( tmp.cols/2, tmp.rows/2 ) );
       printf( "** Zoom Out: Image / 2 \n" );
     }

    imshow( window_name, dst );
    tmp = dst;
  }
  return 0;
}

解釋

讓咱們來回顧一下本程序的整體流程:
- 裝載圖像(此處路徑由程序設定，用戶無需將圖像路徑看成參數輸入)
```
/// 測試圖像 - 尺寸必須能被 2^{n} 整除
src = imread( "../images/chicky_512.jpg" );
if( !src.data )
  { printf(" No data! -- Exiting the program \n");
    return -1; }
```
- 建立兩個Mat實例，一個用來儲存操做結果(dst)，另外一個用來存儲零時結果(tmp)。
```
Mat src, dst, tmp;
/* ... */
tmp = src;
dst = tmp;
```
- 建立窗口顯示結果
```
namedWindow( window_name, CV_WINDOW_AUTOSIZE );
imshow( window_name, dst );
```
- 執行無限循環，等待用戶輸入。
```
while( true )
{
  int c;
  c = waitKey(10);

  if( (char)c == 27 )
    { break; }
  if( (char)c == 'u' )
    { pyrUp( tmp, dst, Size( tmp.cols*2, tmp.rows*2 ) );
      printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
    }
  else if( (char)c == 'd' )
   { pyrDown( tmp, dst, Size( tmp.cols/2, tmp.rows/2 ) );
     printf( "** Zoom Out: Image / 2 \n" );
   }

  imshow( window_name, dst );
  tmp = dst;
}
```
  若是用戶按 ESC 鍵程序退出。此外，它還提供兩個選項:
  - 向上採樣 (按 ‘u’)
    pyrUp( tmp, dst, Size( tmp.cols*2, tmp.rows*2 )
    函數 pyrUp 接受了3個參數:
    - tmp: 當前圖像，初始化爲原圖像 src 。
    - dst: 目的圖像( 顯示圖像，爲輸入圖像的兩倍)
    - Size( tmp.cols*2, tmp.rows*2 ) : 目的圖像大小，既然咱們是向上採樣， pyrUp 期待一個兩倍於輸入圖像( tmp )的大小。
  - 向下採樣(按 ‘d’)
    pyrDown( tmp, dst, Size( tmp.cols/2, tmp.rows/2 )
    相似於 pyrUp, 函數 pyrDown 也接受了3個參數:
    - tmp: 當前圖像，初始化爲原圖像 src 。
    - dst: 目的圖像( 顯示圖像，爲輸入圖像的一半)
    - Size( tmp.cols/2, tmp.rows/2 ) :目的圖像大小，既然咱們是向下採樣， pyrDown 期待一個一半於輸入圖像( tmp)的大小。
  - 注意輸入圖像的大小(在兩個方向)必須是2的冥，不然，將會顯示錯誤。
  - 最後，將輸入圖像 tmp 更新爲當前顯示圖像, 這樣後續操做將做用於更新後的圖像。
    tmp = dst;

結果

在編譯上面的代碼以後, 咱們能夠運行結果。程序調用了圖像 chicky_512.jpg ，你能夠在 tutorial_code/image 文件夾找到它。注意圖像大小是 $512 \times 512$ , 所以向下採樣不會產生錯誤( $512 = 2^{9}$ )。原圖像以下所示:
首先按兩次 ‘d’ 連續兩次向下採樣 pyrDown ，結果如圖:
因爲咱們縮小了圖像，咱們也所以丟失了一些信息。經過連續按兩次 ‘u’ 向上採樣兩次 pyrUp ，很明顯圖像有些失真：

相關標籤/搜索

每日一句

每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。