[讨论] 【OpenCV入门教程之五】 分离颜色通道&多通道图像混合

兰博   2017-12-19 17:21 楼主
上篇文章中我们讲到了使用addWeighted函数进行图像混合操作,以及将ROI和addWeighted函数结合起来使用,对指定区域进行图像混合操作。
而为了更好的观察一些图像材料的特征,有时需要对RGB三个颜色通道的分量进行分别显示和调整。通过OpenCV的split和merge方法可以很方便的达到目的。
这就是我们这篇文章的主要内容。依然是先看一张截图吧:
一、分离颜色通道
就让我们来详细介绍一下这两个互为冤家的函数。首先是进行通道分离的split函数。
<1>split函数详解
将一个多通道数组分离成几个单通道数组。ps:这里的array按语境译为数组或者阵列。
这个split函数的C++版本有两个原型,他们分别是:
[cpp] view plain copy
    1. C++: void split(const Mat& src, Mat*mvbegin);
    2. C++: void split(InputArray m,OutputArrayOfArrays mv);
关于变量介绍:
  • 第一个参数,InputArray类型的m或者const Mat&类型的src,填我们需要进行分离的多通道数组。
  • 第二个参数,OutputArrayOfArrays类型的mv,填函数的输出数组或者输出的vector容器。
就如上一节中讲到方法一样,这里的OutputArrayOfArrays我们通过【转到定义】大法,可以查到它是_OutputArray的引用,那么我们在源代码中再次通过【转到定义】看到_OutputArray类的原型,即是OutputArrayOfArrays的原型:
[cpp] view plain copy
    1. class CV_EXPORTS _OutputArray : public_InputArray
    2. {
    3. public:
    4. _OutputArray();
    5. _OutputArray(Mat& m);
    6. template<typename _Tp> _OutputArray(vector<_Tp>& vec);
    7. template<typename _Tp> _OutputArray(vector<vector<_Tp>>& vec);
    8. _OutputArray(vector<Mat>& vec);
    9. template<typename _Tp> _OutputArray(vector<Mat_<_Tp>>& vec);
    10. template<typename _Tp> _OutputArray(Mat_<_Tp>& m);
    11. template<typename _Tp, int m, int n> _OutputArray(Matx<_Tp, m,n>& matx);
    12. template<typename _Tp> _OutputArray(_Tp* vec, int n);
    13. _OutputArray(gpu::GpuMat& d_mat);
    14. _OutputArray(ogl::Buffer& buf);
    15. _OutputArray(ogl::Texture2D& tex);
    16. _OutputArray(constMat& m);
    17. template<typename _Tp> _OutputArray(const vector<_Tp>&vec);
    18. template<typename _Tp> _OutputArray(constvector<vector<_Tp> >& vec);
    19. _OutputArray(const vector<Mat>& vec);
    20. template<typename _Tp> _OutputArray(const vector<Mat_<_Tp>>& vec);
    21. template<typename _Tp> _OutputArray(const Mat_<_Tp>& m);
    22. template<typename _Tp, int m, int n> _OutputArray(constMatx<_Tp, m, n>& matx);
    23. template<typename _Tp> _OutputArray(const _Tp* vec, int n);
    24. _OutputArray(const gpu::GpuMat& d_mat);
    25. _OutputArray(const ogl::Buffer& buf);
    26. _OutputArray(const ogl::Texture2D& tex);
    27. virtual bool fixedSize() const;
    28. virtual bool fixedType() const;
    29. virtual bool needed() const;
    30. virtual Mat& getMatRef(int i=-1) const;
    31. /*virtual*/ gpu::GpuMat& getGpuMatRef() const;
    32. /*virtual*/ ogl::Buffer& getOGlBufferRef() const;
    33. /*virtual*/ ogl::Texture2D& getOGlTexture2DRef() const;
    34. virtual void create(Size sz, int type, int i=-1, bool allowTransposed=false,int fixedDepthMask=0) const;
    35. virtual void create(int rows, int cols, int type, int i=-1, boolallowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;
    36. virtual void create(int dims, const int* size, int type, int i=-1, boolallowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;
    37. virtual void release() const;
    38. virtual void clear() const;
    39. #ifdefOPENCV_CAN_BREAK_BINARY_COMPATIBILITY
    40. virtual ~_OutputArray();
    41. #endif
    42. };
类体中还是有不少内容的,其实注意到里面是定义的各种模板,重载的各种构造函数就可以了。
好了,穿越完OutputArrayOfArrays的介绍,我们继续讲解split。
split函数分割多通道数组转换成独立的单通道数组,按公式来看就是这样:
最后看一个示例吧:
[cpp] view plain copy
    1. Mat srcImage;
    2. Mat imageROI;
    3. vector<Mat> channels;
    4. srcImage= cv::imread("dota.jpg");
    5. // 把一个3通道图像转换成3个单通道图像
    6. split(srcImage,channels);//分离色彩通道
    7. imageROI=channels.at(0);
    8. addWeighted(imageROI(Rect(385,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0,
    9. logoImage,0.5,0.,imageROI(Rect(385,250,logoImage.cols,logoImage.rows)));
    10. merge(channels,srcImage4);
    11. namedWindow("sample");
    12. imshow("sample",srcImage);
将一个多通道数组分离成几个单通道数组的split()函数的内容大概就是这些了,下面我们来看一下和他亲如手足或者说是他的死对头——merge()函数。
<2>merge函数详解
merge()函数的功能是split()函数的逆向操作,将多个数组组合合并成一个多通道的数组。
它通过组合一些给定的单通道数组,将这些孤立的单通道数组合并成一个多通道的数组,从而创建出一个由多个单通道阵列组成的多通道阵列。它有两个基于C++的函数原型:
[cpp] view plain copy
    1. C++: void merge(const Mat* mv, size_tcount, OutputArray dst)
    2. C++: void merge(InputArrayOfArrays mv,OutputArray dst)
  • 第一个参数,mv,填需要被合并的输入矩阵或vector容器的阵列,这个mv参数中所有的矩阵必须有着一样的尺寸和深度。
  • 第二个参数,count,当mv为一个空白的C数组时,代表输入矩阵的个数,这个参数显然必须大于1.
  • 第三个参数,dst,即输出矩阵,和mv[0]拥有一样的尺寸和深度,并且通道的数量是矩阵阵列中的通道的总数。
函数解析:
merge函数的功能是将一些数组合并成一个多通道的数组。关于组合的细节,输出矩阵中的每个元素都将是输出数组的串接,其中,第i个输入数组的元素被视为mv。 c一般用其中的Mat::at()方法对某个通道进行存取,也就是这样用channels.at(0)。
PS: Mat::at()方法,返回一个引用到指定的数组元素。注意是引用,相当于两者等价,修改其中一个另一个跟着变。
来一个示例吧:
[cpp] view plain copy
    1. vector<Mat> channels;
    2. Mat imageBlueChannel;
    3. Mat imageGreenChannel;
    4. Mat imageRedChannel;
    5. srcImage4= imread("dota.jpg");
    6. // 把一个3通道图像转换成3个单通道图像
    7. split(srcImage4,channels);//分离色彩通道
    8. imageBlueChannel = channels.at(0);
    9. imageGreenChannel = channels.at(1);
    10. imageRedChannel = channels.at(2);
上面的代码先做了相关的类型声明,然后把载入的3通道图像转换成3个单通道图像,放到vector类型的channels中,接着进行引用赋值。
根据OpenCV的BGR色彩空间(bule,Green,Red,蓝绿红),其中channels.at(0)就表示引用取出channels中的蓝色分量,channels.at(1)就表示引用取出channels中的绿色色分量,channels.at(2)就表示引用取出channels中的红色分量。
一对做相反操作的plit()函数和merge()函数和用法就是这些了。另外提一点,如果我们需要从多通道数组中提取出特定的单通道数组,或者说实现一些复杂的通道组合,可以使用mixChannels()函数。
二、多通道图像混合示例程序
依然是每篇文章都会配给大家的一个详细注释的示例程序,把这篇文章中介绍的知识点以代码为载体,展现给大家。
本篇文章中,我们把多通道图像混合的实现代码封装在了名为MultiChannelBlending()的函数中。直接上代码吧:
[cpp] view plain copy
    1. //-----------------------------------【程序说明】----------------------------------------------
    2. // 程序名称::【OpenCV入门教程之四】分离颜色通道&多通道图像混合 配套源码
    3. // VS2010版 OpenCV版本:2.4.8
    4. // 2014年3月13 日 Create by 浅墨
    5. // 图片素材出处:dota2原画 dota2logo
    6. // 浅墨的微博:@浅墨_毛星云
    7. //------------------------------------------------------------------------------------------------
    8. //-----------------------------------【头文件包含部分】---------------------------------------
    9. // 描述:包含程序所依赖的头文件
    10. //----------------------------------------------------------------------------------------------
    11. #include <cv.h>
    12. #include <highgui.h>
    13. #include <iostream>
    14. //-----------------------------------【命名空间声明部分】---------------------------------------
    15. // 描述:包含程序所使用的命名空间
    16. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
    17. using namespace cv;
    18. using namespace std;
    19. //-----------------------------------【全局函数声明部分】--------------------------------------
    20. // 描述:全局函数声明
    21. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
    22. bool MultiChannelBlending();
    23. //-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
    24. // 描述:控制台应用程序的入口函数,我们的程序从这里开始
    25. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
    26. int main( )
    27. {
    28. system("color5E");
    29. if(MultiChannelBlending())
    30. {
    31. cout<<endl<<"嗯。好了,得出了你需要的混合值图像~";
    32. }
    33. waitKey(0);
    34. return 0;
    35. }
    36. //-----------------------------【MultiChannelBlending( )函数】--------------------------------
    37. // 描述:多通道混合的实现函数
    38. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
    39. bool MultiChannelBlending()
    40. {
    41. //【0】定义相关变量
    42. Mat srcImage;
    43. Mat logoImage;
    44. vector<Mat>channels;
    45. Mat imageBlueChannel;
    46. //=================【蓝色通道部分】=================
    47. // 描述:多通道混合-蓝色分量部分
    48. //============================================
    49. //【1】读入图片
    50. logoImage=imread("dota_logo.jpg",0);
    51. srcImage=imread("dota_jugg.jpg");
    52. if(!logoImage.data ) { printf("Oh,no,读取logoImage错误~!\n"); return false; }
    53. if(!srcImage.data ) { printf("Oh,no,读取srcImage错误~!\n"); return false; }
    54. //【2】把一个3通道图像转换成3个单通道图像
    55. split(srcImage,channels);//分离色彩通道
    56. //【3】将原图的蓝色通道引用返回给imageBlueChannel,注意是引用,相当于两者等价,修改其中一个另一个跟着变
    57. imageBlueChannel=channels.at(0);
    58. //【4】将原图的蓝色通道的(500,250)坐标处右下方的一块区域和logo图进行加权操作,将得到的混合结果存到imageBlueChannel中
    59. addWeighted(imageBlueChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0,
    60. logoImage,0.5,0,imageBlueChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)));
    61. //【5】将三个单通道重新合并成一个三通道
    62. merge(channels,srcImage);
    63. //【6】显示效果图
    64. namedWindow("<1>游戏原画+logo蓝色通道 by浅墨");
    65. imshow("<1>游戏原画+logo蓝色通道 by浅墨",srcImage);
    66. //=================【绿色通道部分】=================
    67. // 描述:多通道混合-绿色分量部分
    68. //============================================
    69. //【0】定义相关变量
    70. Mat imageGreenChannel;
    71. //【1】重新读入图片
    72. logoImage=imread("dota_logo.jpg",0);
    73. srcImage=imread("dota_jugg.jpg");
    74. if(!logoImage.data ) { printf("Oh,no,读取logoImage错误~!\n"); return false; }
    75. if(!srcImage.data ) { printf("Oh,no,读取srcImage错误~!\n"); return false; }
    76. //【2】将一个三通道图像转换成三个单通道图像
    77. split(srcImage,channels);//分离色彩通道
    78. //【3】将原图的绿色通道的引用返回给imageBlueChannel,注意是引用,相当于两者等价,修改其中一个另一个跟着变
    79. imageGreenChannel=channels.at(1);
    80. //【4】将原图的绿色通道的(500,250)坐标处右下方的一块区域和logo图进行加权操作,将得到的混合结果存到imageGreenChannel中
    81. addWeighted(imageGreenChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0,
    82. logoImage,0.5,0.,imageGreenChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)));
    83. //【5】将三个独立的单通道重新合并成一个三通道
    84. merge(channels,srcImage);
    85. //【6】显示效果图
    86. namedWindow("<2>游戏原画+logo绿色通道 by浅墨");
    87. imshow("<2>游戏原画+logo绿色通道 by浅墨",srcImage);
    88. //=================【红色通道部分】=================
    89. // 描述:多通道混合-红色分量部分
    90. //============================================
    91. //【0】定义相关变量
    92. Mat imageRedChannel;
    93. //【1】重新读入图片
    94. logoImage=imread("dota_logo.jpg",0);
    95. srcImage=imread("dota_jugg.jpg");
    96. if(!logoImage.data ) { printf("Oh,no,读取logoImage错误~!\n"); return false; }
    97. if(!srcImage.data ) { printf("Oh,no,读取srcImage错误~!\n"); return false; }
    98. //【2】将一个三通道图像转换成三个单通道图像
    99. split(srcImage,channels);//分离色彩通道
    100. //【3】将原图的红色通道引用返回给imageBlueChannel,注意是引用,相当于两者等价,修改其中一个另一个跟着变
    101. imageRedChannel=channels.at(2);
    102. //【4】将原图的红色通道的(500,250)坐标处右下方的一块区域和logo图进行加权操作,将得到的混合结果存到imageRedChannel中
    103. addWeighted(imageRedChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0,
    104. logoImage,0.5,0.,imageRedChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)));
    105. //【5】将三个独立的单通道重新合并成一个三通道
    106. merge(channels,srcImage);
    107. //【6】显示效果图
    108. namedWindow("<3>游戏原画+logo红色通道 by浅墨");
    109. imshow("<3>游戏原画+logo红色通道 by浅墨",srcImage);
    110. return true;
    111. }
可以发现,其实多通道混合的实现函数中的代码大体分成三部分,分别对蓝绿红三个通道进行处理,唯一不同的地方是在取通道分量时取的是channels.at(0),channels.at(1)还是channels.at(2)。
嗯,下面看一下运行截图:
本帖最后由 兰博 于 2017-12-19 17:22 编辑

回复评论 (4)

真心看不懂啊  
点赞  2018-1-1 10:38
写的不错学到了很多,为最后的学习建立了一个认知!感谢帖主的输出!!!
点赞  2023-3-16 09:07

每次看到有新的东西出现,就会感到莫名的压力。不知不觉中,硬件工程师也需要面对越来越多的知识要学了,哈哈哈。提高自学能力很重要,一起共勉学习opencv吧。谢谢楼主倾心分享。

点赞  2023-3-17 09:48

文章写得很好,值得仔细阅读借鉴其思路套路,以便用于实践

点赞  2023-10-24 08:10
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