OpenCV圖像金字塔

目標(biāo)

在本教程中，您將學(xué)習(xí)如何：

• 使用OpenCV函數(shù)cv :: pyrUp和cv :: pyrDown對給定圖像進(jìn)行下采樣或上采樣。

理論

注意

下面的解釋屬于Bradski和Kaehler 的“ 學(xué)習(xí)OpenCV ”一書。

• 通常我們需要將圖像轉(zhuǎn)換成與原始圖像不同的大小。為此，有兩個(gè)可能的選擇：升高圖像（放大）或縮小（縮?。?。
• 雖然有一個(gè)幾何變換中的OpenCV函數(shù)-literally-調(diào)整圖像大?。?a rel="external nofollow" target="_blank" target="_blank">CV ::調(diào)整大小，我們將在以后的教程顯示），在該部分中，我們分析第一使用圖像金字塔，這是在廣泛應(yīng)用的視覺范圍廣泛的應(yīng)用。

圖像金字塔

• 圖像金字塔是由單個(gè)原始圖像產(chǎn)生的圖像的集合，它們被連續(xù)下采樣，直到達(dá)到一些所需的停止點(diǎn)。
• 有兩種常見的圖像金字塔：高斯金字塔：用于縮減圖像拉普拉斯金字塔：用于從金字塔中較低的圖像重建上采樣圖像（分辨率較低）
• 在本教程中，我們將使用高斯金字塔。

高斯金字塔

• 想象一下金字塔是一組層，層數(shù)越高，尺寸越小。

• 每個(gè)層從底部到頂部編號，因此層(i+1)（表示為Gi+1）小于層i（Gi）。
• 為了在高斯金字塔中產(chǎn)生層(i+1)，我們做如下：

將Gi與高斯內(nèi)核進(jìn)行卷積：

刪除每個(gè)偶數(shù)行和列。

• 您可以輕松注意到，所得到的圖像將是其前身的四分之一。在輸入圖像（原始圖像）上迭代該過程產(chǎn)生整個(gè)金字塔。G0
• 上面的過程對于縮小圖像是有用的。如果我們想使它更大，怎么辦？：填充零的列（）0

1. 首先，將圖像大小增加到每個(gè)維度的兩倍，即新的偶數(shù)行和
   
2. 用與上述相同的內(nèi)核（乘以4）執(zhí)行卷積近似“丟失像素”的值
   

• 這兩個(gè)過程（如上所述的下采樣和上采樣）由OpenCV函數(shù)cv :: pyrUp和cv :: pyrDown實(shí)現(xiàn)，我們將在下面的代碼示例中看到：

注意

當(dāng)我們減小圖像的大小時(shí)，我們實(shí)際上丟失了圖像的信息。

Code

本教程代碼如下所示。您也可以從這里下載

#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
using namespace cv;
Mat src, dst, tmp;
const char* window_name = "Pyramids Demo";
int main( void )
{
  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" );
  src = imread( "../data/chicky_512.png" ); // Loads the test image
  if( src.empty() )
    { printf(" No data! -- Exiting the program \n");
      return -1; }
  tmp = src;
  dst = tmp;
  imshow( window_name, dst );
  for(;;)
  {
    char c = (char)waitKey(0);
    if( c == 27 )
      { break; }
    if( c == 'u' )
      { pyrUp( tmp, dst, Size( tmp.cols*2, tmp.rows*2 ) );
        printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
      }
    else if( 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;
}

說明

我們來看一下程序的一般結(jié)構(gòu)：

• 加載圖像（在這種情況下，它在程序中定義，用戶不必將其作為參數(shù)輸入）

  src = imread( "../data/chicky_512.png" ); // Loads the test image
  if( src.empty() )
    { printf(" No data! -- Exiting the program \n");
      return -1; }

• 創(chuàng)建一個(gè)Mat對象以存儲操作的結(jié)果（dst），另一個(gè)用于保存時(shí)間結(jié)果（tmp）。
  

Mat src，dst，tmp;
/ * ... * /
tmp = src;
dst = tmp;

• 創(chuàng)建一個(gè)窗口來顯示結(jié)果
  

  imshow（window_name，dst）;

執(zhí)行無限循環(huán)等待用戶輸入。

  for(;;)
  {
    char c = (char)waitKey(0);
    if( c == 27 )
      { break; }
    if( c == 'u' )
      { pyrUp( tmp, dst, Size( tmp.cols*2, tmp.rows*2 ) );
        printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
      }
    else if( c == 'd' )
      { pyrDown( tmp, dst, Size( tmp.cols/2, tmp.rows/2 ) );
        printf( "** Zoom Out: Image / 2 \n" );
      }
    imshow( window_name, dst );
    tmp = dst;
   }

如果用戶按ESC鍵退出我們的程序。此外，它有兩個(gè)選擇：

• 執(zhí)行上采樣（按'u'）

      if( c == 'u' )
        { pyrUp( tmp, dst, Size( tmp.cols*2, tmp.rows*2 ) );
          printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
        }

• 我們使用函數(shù)cv :: pyrUp與三個(gè)參數(shù)：
• • tmp：當(dāng)前圖像，它是用src原始圖像初始化的。
  • dst：目標(biāo)圖像（要顯示在屏幕上，據(jù)說是輸入圖像的兩倍）
  • *大小（tmp.cols * 2，tmp.rows * 2）*：目的地大小。由于我們是上采樣，cv :: pyrUp的大小要比輸入圖像大一倍（在這種情況下是tmp）。
• 執(zhí)行下采樣（按'd'后）

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

• 類似于cv :: pyrUp，我們使用三個(gè)參數(shù)的函數(shù)cv :: pyrDown：
• • tmp：當(dāng)前圖像，它是用src原始圖像初始化的。
  • dst：目標(biāo)圖像（要顯示在屏幕上，據(jù)說是輸入圖像的一半）
  • 大?。╰mp.cols / 2，tmp.rows / 2）：目的地大小。由于我們是上采樣，cv :: pyrDown預(yù)期輸入圖像的大小（在這種情況下為tmp）的一半。
• 請注意，輸入圖像的重要性可以除以二分之一（兩個(gè)維度）。否則，將顯示錯(cuò)誤。
• 最后，我們使用顯示的當(dāng)前圖像更新輸入圖像tmp，因此執(zhí)行后續(xù)操作。

    tmp = dst;

結(jié)果

• 在編譯上面的代碼之后，我們可以測試一下。該程序調(diào)用圖像chicky_512.jpg自帶的樣品/數(shù)據(jù)文件夾中。請注意，此圖像為512 × 512，因此下采樣不會產(chǎn)生任何錯(cuò)誤（512 = 29）。原始圖像如下所示：

• 首先我們通過按“d” 應(yīng)用兩個(gè)連續(xù)的cv :: pyrDown操作。我們的產(chǎn)出是：
  

• 請注意，由于我們正在減少圖像的大小，我們應(yīng)該已經(jīng)失去了一些解決方案。這是很明顯的，我們應(yīng)用cv :: pyrUp兩次（通過按'u'）。我們的產(chǎn)品現(xiàn)在是：