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在这篇文章里，我们一起学习了在OpenCV中如何定义感兴趣区域ROI，如何使用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。 

一、设定感兴趣区域——ROI（region of interest） 

在图像处理领域，我们常常需要设置感兴趣区域(ROI，region of interest)，来专注或者简化我们的工作过程 。也就是从图像中选择的一个图像区域，这个区域是我们图像分析所关注的重点。我们圈定这个区域，以便进行进一步处理。而且，使用ROI指定我们想读入的目标，可以减少处理时间，增加精度，给图像处理来带不小的便利。  

ROI区域定义的两种方法 

定义ROI区域有两种方法，第一种是使用cv:Rect.顾名思义，cv::Rect表示一个矩形区域。指定矩形的左上角坐标（构造函数的前两个参数）和矩形的长宽（构造函数的后两个参数）就可以定义一个矩形区域。 

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1. //定义一个Mat类型并给其设定ROI区域  
2. Mat imageROI;  
3. //方法一  
4. imageROI=image(Rect(500,250,logo.cols,logo.rows));   

另一种定义ROI的方式是指定感兴趣行或列的范围（Range）。Range是指从起始索引到终止索引（不包括终止索引）的一连段连续序列。cv::Range可以用来定义Range。如果使用cv::Range来定义ROI，那么前例中定义ROI的代码可以重写为： 

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1. //方法二  
2. imageROI=srcImage3(Range(250,250+logoImage.rows),Range(200,200+logoImage.cols));   

好了，下面我们来看一个实例，显示如何利用ROI将一幅图加到另一幅图的指定位置。大家如果需要拷贝如下的函数中的代码直接运行的话，自己建一个基于console的程序，然后把函数体中的内容拷贝到main函数中，然后找两幅大小合适的图片，加入到工程目录下，并和代码中读取的文件名一致即可。

在下面的代码中，我们通过一个图像掩膜（mask），直接将插入处的像素设置为logo图像的像素值，这样效果会很赞很逼真： 

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1. //----------------------------------【ROI_AddImage( )函数】----------------------------------  
2. // 函数名：ROI_AddImage（）  
3. //     描述：利用感兴趣区域ROI实现图像叠加  
4. //----------------------------------------------------------------------------------------------  
5. bool ROI_AddImage()  
6. {  
7.    
8.        //【1】读入图像  
9.        Mat srcImage1= imread("dota_pa.jpg");  
10.        Mat logoImage= imread("dota_logo.jpg");  
11.        if(!srcImage1.data ) { printf("你妹，读取srcImage1错误~！ \n"); return false; }  
12.        if(!logoImage.data ) { printf("你妹，读取logoImage错误~！ \n"); return false; }  
13.    
14.        //【2】定义一个Mat类型并给其设定ROI区域  
15.        Mat imageROI= srcImage1(Rect(200,250,logoImage.cols,logoImage.rows));  
16.    
17.        //【3】加载掩模（必须是灰度图）  
18.        Mat mask= imread("dota_logo.jpg",0);  
19.    
20.        //【4】将掩膜拷贝到ROI  
21.        logoImage.copyTo(imageROI,mask);  
22.    
23.        //【5】显示结果  
24.        namedWindow("<1>利用ROI实现图像叠加示例窗口");  
25.        imshow("<1>利用ROI实现图像叠加示例窗口",srcImage1);  
26.    
27.        return true;  
28. }  

这个函数首先是载入了两张jpg图片到srcImage1和logoImage中，然后定义了一个Mat类型的imageROI，并使用cv::Rect设置其感兴趣区域为srcImage1中的一块区域，将imageROI和srcImage1关联起来。接着定义了一个Mat类型的的mask并读入dota_logo.jpg，顺势使用Mat:: copyTo把mask中的内容拷贝到imageROI中，于是就得到了最终的效果图，namedWindow和imshow配合使用，显示出最终的结果。 

运行结果如下： 

这里白色的dota2 logo，就是通过操作之后加上去的图像。 

二、初级图像混合——线性混合操作 

线性混合操作是一种典型的二元（两个输入）的像素操作，它的理论公式是这样的：  

如果看过我之前写的游戏编程Alpha混合那篇文章的朋友们应该有些熟悉，其实他们是差不多的: 【Visual C++】游戏开发五十五浅墨 DirectX教程二十二水乳交融的美学：alpha混合技术 

我们通过在范围0到1之间改变alpha值，来对两幅图像（f0（x）和f1（x））或两段视频（同样为（f0（x）和f1（x））产生时间上的画面叠化（cross-dissolve）效果，就像幻灯片放映和电影制作中的那样。即在幻灯片翻页时设置的前后页缓慢过渡叠加效果，以及电影情节过渡时经常出现的画面叠加效果。

实现方面，我们主要运用了OpenCV中addWeighted函数，我们来全面的了解一下它：

addWeighted函数 

这个函数的作用是，计算两个数组（图像阵列）的加权和。原型如下： 

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1. void addWeighted(InputArray src1, double alpha, InputArray src2, double beta, double gamma, OutputArray dst, int dtype=-1);   

• 第一个参数，InputArray类型的src1，表示需要加权的第一个数组，常常填一个Mat。
• 第二个参数，alpha，表示第一个数组的权重
• 第三个参数，src2，表示第二个数组，它需要和第一个数组拥有相同的尺寸和通道数。
• 第四个参数，beta，表示第二个数组的权重值。
• 第五个参数，dst，输出的数组，它和输入的两个数组拥有相同的尺寸和通道数。
• 第六个参数，gamma，一个加到权重总和上的标量值。看下面的式子自然会理解。
• 第七个参数，dtype，输出阵列的可选深度，有默认值-1。;当两个输入数组具有相同的深度时，这个参数设置为-1（默认值），即等同于src1.depth（）。 

如果用数学公式来表达，addWeighted函数计算如下两个数组（src1和src2）的加权和，得到结果输出给第四个参数。即addWeighted函数的作用可以被表示为为如下的矩阵表达式为： 

                                                      dst = src1[I]*alpha+ src2[I]*beta + gamma; 

其中的I，是多维数组元素的索引值。而且，在遇到多通道数组的时候，每个通道都需要独立地进行处理。另外需要注意的是，当输出数组的深度为CV_32S时，这个函数就不适用了，这时候就会内存溢出或者算出的结果压根不对。 

理论和函数的讲解就是上面这些，接着我们来看代码实例，以融会贯通。 

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1. //---------------------------------【LinearBlending（）函数】-------------------------------------  
2. // 函数名：LinearBlending（）  
3. // 描述：利用cv::addWeighted（）函数实现图像线性混合  
4. //--------------------------------------------------------------------------------------------  
5. bool LinearBlending()  
6. {  
7.        //【0】定义一些局部变量  
8.        double alphaValue = 0.5;  
9.        double betaValue;  
10.        Mat srcImage2, srcImage3, dstImage;  
11.    
12.        //【1】读取图像 ( 两幅图片需为同样的类型和尺寸 )  
13.        srcImage2= imread("mogu.jpg");  
14.        srcImage3= imread("rain.jpg");  
15.    
16.        if(!srcImage2.data ) { printf("你妹，读取srcImage2错误~！ \n"); return false; }  
17.        if(!srcImage3.data ) { printf("你妹，读取srcImage3错误~！ \n"); return false; }  
18.    
19.        //【2】做图像混合加权操作  
20.        betaValue= ( 1.0 - alphaValue );  
21.        addWeighted(srcImage2, alphaValue, srcImage3, betaValue, 0.0, dstImage);  
22.    
23.        //【3】创建并显示原图窗口  
24.        namedWindow("<2>线性混合示例窗口【原图】 by浅墨", 1);  
25.        imshow("<2>线性混合示例窗口【原图】 by浅墨", srcImage2 );  
26.    
27.        namedWindow("<3>线性混合示例窗口【效果图】 by浅墨", 1);  
28.        imshow("<3>线性混合示例窗口【效果图】 by浅墨", dstImage );  
29.    
30.        return true;  
31.         
32. }   

代码解析： 

<0>首先当然是定义一些局部变量，alpha值beta值，三个Mat类型的变量。 

[cpp] view plaincopyprint?

 

1. //【0】定义一些局部变量  
2.        double alphaValue = 0.5;  
3.        double betaValue;  
4.        Mat srcImage2, srcImage3, dstImage;         

在这里我们设置alpha值为0.5。 

<1>读取两幅图像并作错误处理

这步很简单，直接上代码：       

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1. //读取图像 ( 两幅图片需为同样的类型和尺寸 )  
2.        srcImage2= imread("mogu.jpg");  
3.        srcImage3= imread("rain.jpg");  
4. if(!srcImage2.data ) { printf("你妹，读取srcImage2错误~！ \n"); return false; }  
5.        if(!srcImage3.data ) { printf("你妹，读取srcImage3错误~！ \n"); return false; }    

在这里需要注意的是，因为我们是对 srcImage1和srcImage2求和，所以它们必须要有相同的尺寸（宽度和高度）和类型，不然多余的部分没有对应的“伴”，肯定会出问题。 

<2> 进行图像混合加权操作

载入图像后，我们就可以来生成混合图像，也就是之前公式中的g(x)。为此目的，使用函数 addWeighted 可以很方便地实现，也就是因为 addWeighted 进行了如下计算： 

这里的对应于addWeighted的第2个参数alpha

这里的对应于addWeighted的第4个参数beta

这里的对应于addWeighted的第5个参数，在上面代码中被我们设为0.0。

代码其实很简单，就是这样：  

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1. //【2】进行图像混合加权操作  
2.   betaValue = ( 1.0 - alphaValue );  
3.   addWeighted( srcImage2, alphaValue, srcImage3,betaValue, 0.0, dstImage);  
4. 其中beta值为1-alpha，gamma值为0。   

<3>创建显示窗口，显示图像。 

[cpp] view plaincopyprint?

 

1. // 【3】创建并显示原图窗口  
2.        namedWindow("<2>线性混合示例窗口【原图】 by浅墨", 1);  
3.        imshow("<2>线性混合示例窗口【原图】 by浅墨", srcImage2 );  
4.    
5.        namedWindow("<3>线性混合示例窗口【效果图】 by浅墨", 1);  
6.        imshow("<3>线性混合示例窗口【效果图】 by浅墨", dstImage );   

接着来看一下运行效果图，首先是原图：

然后是效果图： 

三、综合示例 

在前面分别介绍的设定感兴趣区域ROI和使用addWeighted函数进行图像线性混合的基础上，我们还将他们两者中和起来使用，也就是先指定ROI，并用addWeighted函数对我们指定的ROI区域的图像进行混合操作，我们将其封装在了一个名为ROI_LinearBlending的函数中，方便大家分块学习。 

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1. //---------------------------------【ROI_LinearBlending（）】-------------------------------------  
2. // 函数名：ROI_LinearBlending（）  
3. // 描述：线性混合实现函数,指定区域线性图像混合.利用cv::addWeighted（）函数结合定义  
4. //                     感兴趣区域ROI，实现自定义区域的线性混合  
5. //--------------------------------------------------------------------------------------------  
6. bool ROI_LinearBlending()  
7. {  
8.    
9.        //【1】读取图像  
10.        Mat srcImage4= imread("dota_pa.jpg",1);  
11.        Mat logoImage= imread("dota_logo.jpg");  
12.    
13.        if(!srcImage4.data ) { printf("你妹，读取srcImage4错误~！ \n"); return false; }  
14.        if(!logoImage.data ) { printf("你妹，读取logoImage错误~！ \n"); return false; }  
15.    
16.        //【2】定义一个Mat类型并给其设定ROI区域  
17.        Mat imageROI;  
18.               //方法一  
19.        imageROI=srcImage4(Rect(200,250,logoImage.cols,logoImage.rows));  
20.        //方法二  
21.        //imageROI=srcImage4(Range(250,250+logoImage.rows),Range(200,200+logoImage.cols));  
22.    
23.        //【3】将logo加到原图上  
24.        addWeighted(imageROI,0.5,logoImage,0.3,0.,imageROI);  
25.    
26.        //【4】显示结果  
27.        namedWindow("<4>区域线性图像混合示例窗口 by浅墨");  
28.        imshow("<4>区域线性图像混合示例窗口 by浅墨",srcImage4);  
29.         
30.        return true;  
31. }   

从这篇文章开始，如果不出意外的话，为了方便大家分块各个击破学习，每讲一个部分，示例代码都将封装在一个函数中，免得大家像学习各种不是特别地道的OpenCV教程时一样，看到代码全放在main函数中，心都碎了。 

好了，下面放出详细注释的本篇文章的全部示例源代码： 

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1. //-----------------------------------【程序说明】----------------------------------------------  
2. //  程序名称:：【OpenCV入门教程之四】 ROI区域图像叠加&初级图像混合 全剖析   配套源码  
3. // VS2010版   OpenCV版本：2.4.8  
4. //     2014年3月10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.    
9. //-----------------------------------【头文件包含部分】---------------------------------------  
10. //     描述：包含程序所依赖的头文件  
11. //----------------------------------------------------------------------------------------------                                                                                      
12. #include <cv.h>  
13. #include <highgui.h>  
14. #include <iostream>  
15.    
16. //-----------------------------------【命名空间声明部分】---------------------------------------  
17. //     描述：包含程序所使用的命名空间  
18. //-----------------------------------------------------------------------------------------------    
19. using namespace cv;  
20. using namespace std;  
21.    
22.    
23. //-----------------------------------【全局函数声明部分】--------------------------------------  
24. //     描述：全局函数声明  
25. //-----------------------------------------------------------------------------------------------  
26. bool ROI_AddImage();  
27. bool LinearBlending();  
28. bool ROI_LinearBlending();  
29.    
30. //-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------  
31. //     描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始  
32. //-----------------------------------------------------------------------------------------------  
33. int main(  )  
34. {  
35.        system("color 5E");  
36.    
37.        if(ROI_AddImage()&& LinearBlending( )&&ROI_LinearBlending( ))  
38.        {  
39.               cout<<endl<<"嗯。好了，得出了你需要的图像~! : )";  
40.        }  
41.    
42.        waitKey(0);  
43.        return 0;  
44. }  
45.    
46. //----------------------------------【ROI_AddImage( )函数】----------------------------------  
47. // 函数名：ROI_AddImage（）  
48. //     描述：利用感兴趣区域ROI实现图像叠加  
49. //----------------------------------------------------------------------------------------------  
50. bool ROI_AddImage()  
51. {  
52.    
53.        //【1】读入图像  
54.        Mat srcImage1= imread("dota_pa.jpg");  
55.        Mat logoImage= imread("dota_logo.jpg");  
56.        if(!srcImage1.data ) { printf("你妹，读取srcImage1错误~！ \n"); return false; }  
57.        if(!logoImage.data ) { printf("你妹，读取logoImage错误~！ \n"); return false; }  
58.    
59.        //【2】定义一个Mat类型并给其设定ROI区域  
60.        Mat imageROI= srcImage1(Rect(200,250,logoImage.cols,logoImage.rows));  
61.    
62.        //【3】加载掩模（必须是灰度图）  
63.        Mat mask= imread("dota_logo.jpg",0);  
64.    
65.        //【4】将掩膜拷贝到ROI  
66.        logoImage.copyTo(imageROI,mask);  
67.    
68.        //【5】显示结果  
69.        namedWindow("<1>利用ROI实现图像叠加示例窗口");  
70.        imshow("<1>利用ROI实现图像叠加示例窗口",srcImage1);  
71.    
72.        return true;  
73. }  
74.    
75.    
76. //---------------------------------【LinearBlending（）函数】-------------------------------------  
77. // 函数名：LinearBlending（）  
78. // 描述：利用cv::addWeighted（）函数实现图像线性混合  
79. //--------------------------------------------------------------------------------------------  
80. bool LinearBlending()  
81. {  
82.        //【0】定义一些局部变量  
83.        double alphaValue = 0.5;  
84.        double betaValue;  
85.        Mat srcImage2, srcImage3, dstImage;  
86.    
87.        //【1】读取图像 ( 两幅图片需为同样的类型和尺寸 )  
88.        srcImage2= imread("mogu.jpg");  
89.        srcImage3= imread("rain.jpg");  
90.    
91.        if(!srcImage2.data ) { printf("你妹，读取srcImage2错误~！ \n"); return false; }  
92.        if(!srcImage3.data ) { printf("你妹，读取srcImage3错误~！ \n"); return false; }  
93.    
94.        //【2】进行图像混合加权操作  
95.        betaValue= ( 1.0 - alphaValue );  
96.        addWeighted(srcImage2, alphaValue, srcImage3, betaValue, 0.0, dstImage);  
97.    
98.        //【3】创建并显示原图窗口  
99.        namedWindow("<2>线性混合示例窗口【原图】 by浅墨", 1);  
100.        imshow("<2>线性混合示例窗口【原图】 by浅墨", srcImage2 );  
101.    
102.        namedWindow("<3>线性混合示例窗口【效果图】 by浅墨", 1);  
103.        imshow("<3>线性混合示例窗口【效果图】 by浅墨", dstImage );  
104.    
105.        return true;  
106.         
107. }  
108.    
109. //---------------------------------【ROI_LinearBlending（）】-------------------------------------  
110. // 函数名：ROI_LinearBlending（）  
111. // 描述：线性混合实现函数,指定区域线性图像混合.利用cv::addWeighted（）函数结合定义  
112. //                     感兴趣区域ROI，实现自定义区域的线性混合  
113. //--------------------------------------------------------------------------------------------  
114. bool ROI_LinearBlending()  
115. {  
116.    
117.        //【1】读取图像  
118.        Mat srcImage4= imread("dota_pa.jpg",1);  
119.        Mat logoImage= imread("dota_logo.jpg");  
120.    
121.        if(!srcImage4.data ) { printf("你妹，读取srcImage4错误~！ \n"); return false; }  
122.        if(!logoImage.data ) { printf("你妹，读取logoImage错误~！ \n"); return false; }  
123.    
124.        //【2】定义一个Mat类型并给其设定ROI区域  
125.        Mat imageROI;  
126.               //方法一  
127.        imageROI=srcImage4(Rect(200,250,logoImage.cols,logoImage.rows));  
128.        //方法二  
129.        //imageROI=srcImage4(Range(250,250+logoImage.rows),Range(200,200+logoImage.cols));  
130.    
131.        //【3】将logo加到原图上  
132.        addWeighted(imageROI,0.5,logoImage,0.3,0.,imageROI);  
133.    
134.        //【4】显示结果  
135.        namedWindow("<4>区域线性图像混合示例窗口 by浅墨");  
136.        imshow("<4>区域线性图像混合示例窗口 by浅墨",srcImage4);  
137.         
138.        return true;  
139. }   

最后看一下整体的运行效果图。

首先是经过背景颜色修改的console窗口：

然后依次是四张效果图：

【OpenCV入门教程之四】 ROI区域图像叠加&初级图像混合 全剖析

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原文地址：http://www.cnblogs.com/shiddong/p/4175829.html