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【OpenCV入门教程之五】 分离颜色通道&多通道图像混合

时间:2014-12-28 15:30:11      阅读:270      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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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。

 

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: 

  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: 

  1. class CV_EXPORTS _OutputArray : public_InputArray  
  2. {  
  3. public:  
  4.    _OutputArray();  
  5.    
  6.    _OutputArray(Mat& m);  
  7.    template<typename _Tp> _OutputArray(vector<_Tp>& vec);  
  8.    template<typename _Tp> _OutputArray(vector<vector<_Tp>>& vec);  
  9.    _OutputArray(vector<Mat>& vec);  
  10.    template<typename _Tp> _OutputArray(vector<Mat_<_Tp>>& vec);  
  11.    template<typename _Tp> _OutputArray(Mat_<_Tp>& m);  
  12.    template<typename _Tp, int m, int n> _OutputArray(Matx<_Tp, m,n>& matx);  
  13.    template<typename _Tp> _OutputArray(_Tp* vec, int n);  
  14.    _OutputArray(gpu::GpuMat& d_mat);  
  15.    _OutputArray(ogl::Buffer& buf);  
  16.    _OutputArray(ogl::Texture2D& tex);  
  17.    
  18.     _OutputArray(constMat& m);  
  19.    template<typename _Tp> _OutputArray(const vector<_Tp>&vec);  
  20.    template<typename _Tp> _OutputArray(constvector<vector<_Tp> >& vec);  
  21.    _OutputArray(const vector<Mat>& vec);  
  22.    template<typename _Tp> _OutputArray(const vector<Mat_<_Tp>>& vec);  
  23.    template<typename _Tp> _OutputArray(const Mat_<_Tp>& m);  
  24.    template<typename _Tp, int m, int n> _OutputArray(constMatx<_Tp, m, n>& matx);  
  25.    template<typename _Tp> _OutputArray(const _Tp* vec, int n);  
  26.    _OutputArray(const gpu::GpuMat& d_mat);  
  27.    _OutputArray(const ogl::Buffer& buf);  
  28.    _OutputArray(const ogl::Texture2D& tex);  
  29.    
  30.    virtual bool fixedSize() const;  
  31.    virtual bool fixedType() const;  
  32.    virtual bool needed() const;  
  33.    virtual Mat& getMatRef(int i=-1) const;  
  34.    /*virtual*/ gpu::GpuMat& getGpuMatRef() const;  
  35.    /*virtual*/ ogl::Buffer& getOGlBufferRef() const;  
  36.    /*virtual*/ ogl::Texture2D& getOGlTexture2DRef() const;  
  37.    virtual void create(Size sz, int type, int i=-1, bool allowTransposed=false,int fixedDepthMask=0) const;  
  38.    virtual void create(int rows, int cols, int type, int i=-1, boolallowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;  
  39.    virtual void create(int dims, const int* size, int type, int i=-1, boolallowTransposed=false, int fixedDepthMask=0) const;  
  40.    virtual void release() const;  
  41.    virtual void clear() const;  
  42.    
  43. #ifdefOPENCV_CAN_BREAK_BINARY_COMPATIBILITY  
  44.    virtual ~_OutputArray();  
  45. #endif  
  46. };   

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: 

                             技术分享 

最后看一个示例吧: 

  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.    
  11.        merge(channels,srcImage4);  
  12.    
  13.        namedWindow("sample");  
  14.        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: 

  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[i]。 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: 

  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<Mat>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: 

  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.    
  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 MultiChannelBlending();  
  27.    
  28. //-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------  
  29. //     描述:控制台应用程序的入口函数,我们的程序从这里开始  
  30. //-----------------------------------------------------------------------------------------------  
  31. int main(  )  
  32. {  
  33.        system("color5E");  
  34.    
  35.        if(MultiChannelBlending())  
  36.        {  
  37.               cout<<endl<<"嗯。好了,得出了你需要的混合值图像~";  
  38.        }  
  39.    
  40.        waitKey(0);  
  41.        return0;  
  42. }  
  43.    
  44.    
  45. //-----------------------------【MultiChannelBlending( )函数】--------------------------------  
  46. //     描述:多通道混合的实现函数  
  47. //-----------------------------------------------------------------------------------------------  
  48. bool MultiChannelBlending()  
  49. {  
  50.        //【0】定义相关变量  
  51.        MatsrcImage;  
  52.        MatlogoImage;  
  53.        vector<Mat>channels;  
  54.        Mat  imageBlueChannel;  
  55.    
  56.        //=================【蓝色通道部分】=================  
  57.        //     描述:多通道混合-蓝色分量部分  
  58.        //============================================  
  59.    
  60.        //【1】读入图片  
  61.        logoImage=imread("dota_logo.jpg",0);  
  62.        srcImage=imread("dota_jugg.jpg");  
  63.    
  64.        if(!logoImage.data ) { printf("Oh,no,读取logoImage错误~!\n"); return false; }  
  65.        if(!srcImage.data ) { printf("Oh,no,读取srcImage错误~!\n"); return false; }  
  66.    
  67.        //【2】把一个3通道图像转换成3个单通道图像  
  68.        split(srcImage,channels);//分离色彩通道  
  69.    
  70.        //【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  
  71.        imageBlueChannel=channels.at(0);  
  72.        //【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  
  73.        addWeighted(imageBlueChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0,  
  74.               logoImage,0.5,0,imageBlueChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)));  
  75.    
  76.        //【5】将三个单通道重新合并成一个三通道  
  77.        merge(channels,srcImage);  
  78.    
  79.        //【6】显示效果图  
  80.        namedWindow("<1>游戏原画+logo蓝色通道 by浅墨");  
  81.        imshow("<1>游戏原画+logo蓝色通道 by浅墨",srcImage);  
  82.    
  83.    
  84.        //=================【绿色通道部分】=================  
  85.        //     描述:多通道混合-绿色分量部分  
  86.        //============================================  
  87.    
  88.        //【0】定义相关变量  
  89.        Mat  imageGreenChannel;  
  90.    
  91.        //【1】重新读入图片  
  92.        logoImage=imread("dota_logo.jpg",0);  
  93.        srcImage=imread("dota_jugg.jpg");  
  94.    
  95.        if(!logoImage.data ) { printf("Oh,no,读取logoImage错误~!\n"); return false; }  
  96.        if(!srcImage.data ) { printf("Oh,no,读取srcImage错误~!\n"); return false; }  
  97.    
  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.    
  101.        //【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  
  102.        imageGreenChannel=channels.at(1);  
  103.        //【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  
  104.        addWeighted(imageGreenChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0,  
  105.               logoImage,0.5,0.,imageGreenChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)));  
  106.    
  107.        //【5】将三个独立的单通道重新合并成一个三通道  
  108.        merge(channels,srcImage);  
  109.    
  110.        //【6】显示效果图  
  111.        namedWindow("<2>游戏原画+logo绿色通道 by浅墨");  
  112.        imshow("<2>游戏原画+logo绿色通道 by浅墨",srcImage);  
  113.    
  114.    
  115.    
  116.        //=================【红色通道部分】=================  
  117.        //     描述:多通道混合-红色分量部分  
  118.        //============================================  
  119.         
  120.        //【0】定义相关变量  
  121.        Mat  imageRedChannel;  
  122.    
  123.        //【1】重新读入图片  
  124.        logoImage=imread("dota_logo.jpg",0);  
  125.        srcImage=imread("dota_jugg.jpg");  
  126.    
  127.        if(!logoImage.data ) { printf("Oh,no,读取logoImage错误~!\n"); return false; }  
  128.        if(!srcImage.data ) { printf("Oh,no,读取srcImage错误~!\n"); return false; }  
  129.    
  130.        //【2】将一个三通道图像转换成三个单通道图像  
  131.        split(srcImage,channels);//分离色彩通道  
  132.    
  133.        //【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  
  134.        imageRedChannel=channels.at(2);  
  135.        //【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  
  136.        addWeighted(imageRedChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0,  
  137.               logoImage,0.5,0.,imageRedChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)));  
  138.    
  139.        //【5】将三个独立的单通道重新合并成一个三通道  
  140.        merge(channels,srcImage);  
  141.    
  142.        //【6】显示效果图  
  143.        namedWindow("<3>游戏原画+logo红色通道 by浅墨");  
  144.        imshow("<3>游戏原画+logo红色通道 by浅墨",srcImage);  
  145.    
  146.        returntrue;  
  147. }    

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:

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