OpenCV4.9图像金字塔

本文主要是介绍OpenCV4.9图像金字塔，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目标

在本教程中，您将学习如何：

• 使用 OpenCV 函数 pyrUp()和 pyrDown()对给定图像进行下采样或上采样。

理论

注意

下面的解释属于 Bradski 和 Kaehler 的 Learning OpenCV 一书。

• 通常，我们需要将图像转换为与原始图像不同的大小。为此，有两种可能的选择：
  1. 放大图像（放大）或
  2. 缩小它（缩小）。
• 尽管 OpenCV 中有一个几何变换函数，可以从字面上调整图像大小（调整大小，我们将在以后的教程中展示），但在本节中，我们首先分析了图像金字塔的使用，它广泛应用于广泛的视觉应用。

图像金字塔

• 图像金字塔是图像的集合 - 所有图像都来自单个原始图像 - 这些图像被连续下采样，直到达到某个所需的停止点。
• 图像金字塔有两种常见的类型：
  • 高斯金字塔：用于对图像进行缩减采样
  • 拉普拉斯金字塔：用于从金字塔下部的图像（分辨率较低）重建上采样图像
• 在本教程中，我们将使用高斯金字塔。

高斯金字塔

• 将金字塔想象成一组层，其中层越高，尺寸越小。

• 每一层都从下到上编号，因此层(i+1)(表示为 G_(i+1)小于层I(Gi)。

• 为了在高斯金字塔中生成层(I+1)我们执行以下操作：

  • 用高斯核卷积Gi：

• 

  • 删除每个偶数行和列。
  • 您可以很容易地注意到，生成的图像将恰好是其前身的四分之一。在输入图像 \（G_{0}\）（原始图像）上迭代此过程将生成整个金字塔。
  • 上述过程对于图像的缩减采样非常有用。如果我们想让它变大怎么办？：用零填充的列 （ \（0 \））
    • 首先，将图像在每个维度上放大到原始图像的两倍，使用新的偶数行和
    • 使用上面显示的相同内核（乘以 4）执行卷积，以近似“缺失像素”的值
  • 这两个过程（如上所述的下采样和上采样）由 OpenCV 函数 pyrUp（） 和 pyrDown（） 实现，我们将在下面代码的示例中看到：

注意

当我们减小图像的大小时，我们实际上丢失了图像的信息。

演示代码：

C++

本教程代码如下所示。

您也可以从这里下载

#include "iostream"
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"using namespace std;
using namespace cv;const char* window_name = "Pyramids Demo";int main( int argc, char** argv )
{cout << "\n Zoom In-Out demo \n ""------------------ \n"" * [i] -> Zoom in \n"" * [o] -> Zoom out \n"" * [ESC] -> Close program \n" << endl;const char* filename = argc >=2 ? argv[1] : "chicky_512.png";// Loads an imageMat src = imread( samples::findFile( filename ) );// Check if image is loaded fineif(src.empty()){printf(" Error opening image\n");printf(" Program Arguments: [image_name -- default chicky_512.png] \n");return EXIT_FAILURE;}for(;;){imshow( window_name, src );char c = (char)waitKey(0);if( c == 27 ){ break; }else if( c == 'i' ){ pyrUp( src, src, Size( src.cols*2, src.rows*2 ) );printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );}else if( c == 'o' ){ pyrDown( src, src, Size( src.cols/2, src.rows/2 ) );printf( "** Zoom Out: Image / 2 \n" );}}return EXIT_SUCCESS;
}

解释

C++

让我们检查一下程序的一般结构：

加载图像

 const char* filename = argc >=2 ? argv[1] : "chicky_512.png";// Loads an imageMat src = imread( samples::findFile( filename ) );// Check if image is loaded fineif(src.empty()){printf(" Error opening image\n");printf(" Program Arguments: [image_name -- default chicky_512.png] \n");return EXIT_FAILURE;}

创建窗口

 imshow( window_name, src );

消息循环：

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

执行无限循环，等待用户输入。如果用户按 ESC，我们的程序将退出。此外，它有两个选项：

• 执行上采样 - 缩放 'i'n（按下“i”后）

  我们使用带有三个参数的函数 pyrUp（）：

  • src：当前和目标图像（显示在屏幕上，应该是输入图像的双倍）
  • Size（ tmp.cols*2， tmp.rows*2 ） ：目标大小。由于我们是上采样，pyrUp（） 的大小是输入图像的两倍（在本例中为 src）。

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

• 执行缩减采样 - 缩放 'o'ut（按下 'o' 后）

  我们使用带有三个参数的函数 pyrDown（） （类似于 pyrUp（））：

  • src：当前和目标图像（显示在屏幕上，应该是输入图像的一半）
  • Size(tmp.cols/2， tmp.rows/2 ) ：目标大小。由于我们正在缩减采样，pyrDown() 需要输入图像的一半大小（在本例中为 src）。

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

请注意，输入图像可以除以 2 倍（在两个维度上）非常重要。否则，将显示错误。

结果

• 默认情况下，samples/data程序调用文件夹中的图像chicky_512.png。请注意，此图像是 \（512 \times 512\），因此下采样不会生成任何错误 （ \（512 = 2^{9}\））。原图如下图所示：

• 首先，我们通过按“d”来应用两个连续的 pyrDown()操作。我们的输出是：

• 注意，由于我们正在减小图像的大小，我们应该会失去一些分辨率。在我们应用 pyrUp() 两次（按“u”）后，这一点很明显。我们现在的输出是：

参考文献：

1、《Image Pyramids》-----Ana Huamán

这篇关于OpenCV4.9图像金字塔的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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