C++函数pyrUp和pyrDown来实现图像金字塔功能-中华考试网

C++函数pyrUp和pyrDown来实现图像金字塔功能

2017-8-8编辑:daibenhua

　　目标

　　本文档尝试解答如下问题：

　　如何使用OpenCV函数 pyrUp 和 pyrDown 对图像进行向上和向下采样。

　　原理

　　Note 以下内容来自于Bradski和Kaehler的大作： Learning OpenCV 。

　　当我们需要将图像转换到另一个尺寸的时候，有两种可能：

　　放大图像或者

　　缩小图像。

　　尽管OpenCV 几何变换部分提供了一个真正意义上的图像缩放函数(resize, 在以后的教程中会学到),不过在本篇我们首先学习一下使用图像金字塔来做图像缩放, 图像金字塔是视觉运用中广泛采用的一项技术。

　　图像金字塔

　　一个图像金字塔是一系列图像的集合 - 所有图像来源于同一张原始图像 - 通过梯次向下采样获得，直到达到某个终止条件才停止采样。

　　有两种类型的图像金字塔常常出现在文献和应用中:

　　高斯金字塔(Gaussian pyramid): 用来向下采样

　　拉普拉斯金字塔(Laplacian pyramid): 用来从金字塔低层图像重建上层未采样图像

　　在这篇文档中我们将使用高斯金字塔。

　　高斯金字塔

　　想想金字塔为一层一层的图像，层级越高，图像越小。

　　每一层都按从下到上的次序编号，层级 (i+1) (表示为 G_{i+1} 尺寸小于层级 i (G_{i}))。

　　为了获取层级为 (i+1) 的金字塔图像，我们采用如下方法:

　　将 G_{i} 与高斯内核卷积:

　　将所有偶数行和列去除。

　　显而易见，结果图像只有原图的四分之一。通过对输入图像 G_{0} (原始图像) 不停迭代以上步骤就会得到整个金字塔。

　　以上过程描述了对图像的向下采样，如果将图像变大呢?:

　　首先，将图像在每个方向扩大为原来的两倍，新增的行和列以0填充(0)

　　使用先前同样的内核(乘以4)与放大后的图像卷积，获得 “新增像素” 的近似值。

　　这两个步骤(向下和向上采样) 分别通过OpenCV函数 pyrUp 和 pyrDown 实现, 我们将会在下面的示例中演示如何使用这两个函数。

　　Note 我们向下采样缩小图像的时候, 我们实际上丢失了一些信息。

　　源码

　　本教程的源码如下，你也可以从这里下载

#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp" 
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp" 
#include 
#include 
#include 
using namespace cv; 
/// 全局变量 
Mat src, dst, tmp; 
char* window_name = "Pyramids Demo"; 
/** 
 * @函数 main 
 */
int main( int argc, char** argv ) 
{ 
 /// 指示说明 
 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" ); 
 /// 测试图像 - 尺寸必须能被 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; 
 /// 创建显示窗口 
 namedWindow( window_name, CV_WINDOW_AUTOSIZE ); 
 imshow( window_name, dst ); 
 /// 循环 
 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; 
}

解释

让我们来回顾一下本程序的总体流程:

装载图像(此处路径由程序设定，用户无需将图像路径当作参数输入)

/// 测试图像 - 尺寸必须能被 2^{n} 整除 
src = imread( "../images/chicky_512.jpg" ); 
if( !src.data ) 
 { printf(" No data! -- Exiting the program \n"); 
 return -1; }

创建两个Mat实例，一个用来储存操作结果(dst)，另一个用来存储零时结果(tmp)。

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

创建窗口显示结果

1 2	`namedWindow( window_name, CV_WINDOW_AUTOSIZE );` `imshow( window_name, dst );`

执行无限循环，等待用户输入。

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; 
}