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Learning OpenCV with iOS: 图像混合与ROI

一、前言

上一篇我们讲解了OpenCV的掩膜操作。本篇主要向大家介绍下图像处理中的图像混合。按惯例,先来一张效果图。

铠与Logo

铠与Logo

二、图片相加

要叠加两张图片,可以将Mat直接相加,相加两幅图片的形状(高度/宽度/通道数)必须相同。但这样的效果不一定是你想要的。我们来看一个例子。

    Mat src;
    Mat src2;
    UIImageToMat(image, src);
    UIImageToMat(image2, src2);

    Mat dst;
    dst = src + src2;

    UIImage* result = MatToUIImage(dst);

图片相加

图片相加

三、线性混合

图像混合其实也是一种图片相加的操作,只不过两幅图片的权重不一样。

g(x) = α*f0(x) + β*f1(x)

OpenCV处理图像混合主要是根据线性混合函数,通过在0到1范围内改变α的值,使两幅图像或者视频产生在时间上的画面叠化得效果。实际上α和β的和不一定为1,只是为了防止图像出现过饱和的现象。

OpenCV的addWeighted函数便是对应线性混合操作。这个函数的作用是,计算两个图像的加权和

void addWeighted(InputArray src1, double alpha, InputArray src2, double beta, double gamma, OutputArray dst, int dtype=-1);
  • src1:需要加权的第一个数组,常常填一个Mat对象。
  • alpha:第一个数组的权重值,0~1之间。
  • src2: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。
  • beta:第二个数组的权重值,一般为1-alpha。
  • gamma:一个加到权重总和上的标量值。
  • 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。
  • 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()。

当后羿遇到阿珂

图像混合

图像混合

+ (UIImage *)addWeighted:(UIImage *)image image2:(UIImage *)image2 alpha:(double)alpha gamma:(double)gamma {
    Mat src;
    Mat src2;
    UIImageToMat(image, src);
    UIImageToMat(image2, src2);

    Mat dst;
    addWeighted(src, alpha, src2, gamma, 0, dst);

    UIImage* result = MatToUIImage(dst);

    return result;
}

class MixViewController: UIViewController {

    @IBOutlet weak var resultImageView: UIImageView!
    private let ake = UIImage(named: "ake")
    private let houyi = UIImage(named: "houyi")

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        resultImageView.image = OpenCV.addWeighted(ake, image2: houyi, alpha: 0.5, gamma: 0.5)
    }

    @IBAction func onSliderValueChanged(_ sender: UISlider) {
        let alpha = Double(sender.value)
        resultImageView.image = OpenCV.addWeighted(ake, image2: houyi, alpha: alpha, gamma: (1.0 - alpha))
    }
}

一些思考

  • 为何直接的图像相加效果较差,而线性混合后的效果较好?

可以这样简单理解:像素值范围为0~255,两张图的Mat直接相加,就是每个像素点的值相加,这样容易出现像素值较大的像素,像素“越大越白”,这样就出现了图像过曝的现象。而线性混合则是加上了权重,保证了像素值不至于过大,这样就不会出现过曝现象。以公式来说明就是

//相加
g(x) = 1*f0(x) + 1*f1(x)

//线性混合
g(x) = α*f0(x) + β*f1(x)

相加操作相当于α和β都等于1的线性混合
```

class MixViewController: UIViewController {

@IBOutlet weak var resultImageView: UIImageView!
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