3.3　元素級矩陣操作

基于元素的(元素級)矩陣操作是計(jì)算機(jī)視覺中的一類數(shù)學(xué)函數(shù)和算法，它處理矩陣的各個(gè)元素，或者說，圖像中的每個(gè)像素。注意基于元素的操作可以并行化，因此矩陣元素的處理順序不重要。這個(gè)特點(diǎn)是本節(jié)函數(shù)和算法與本章的后續(xù)小節(jié)中的函數(shù)和算法的重要區(qū)別。

3.3.1　基本操作

OpenCV提供了所有必要的函數(shù)和重載操作符來進(jìn)行兩個(gè)矩陣之間或矩陣和標(biāo)量之間的加減乘除操作。

3.3.1.1　加法操作

函數(shù)add和運(yùn)算符+可用于兩個(gè)矩陣間元素相加或一個(gè)矩陣的元素與一個(gè)標(biāo)量相加，如下例所示：

可以使用以下代碼替換前面代碼中的最后一行：

下圖顯示了兩個(gè)圖像相加后的結(jié)果：

如果你想給Mat對象的每個(gè)元素都加上一個(gè)標(biāo)量值，可以用類似如下代碼：

如果在灰度圖像上執(zhí)行上述代碼，結(jié)果將比源圖像有更高的亮度。請注意，如果圖像有三個(gè)通道，則必須使用包含三個(gè)元素的向量而不是單個(gè)值。例如，為了使RGB圖像更亮，你可以使用如下代碼：

下圖展示了上述代碼執(zhí)行之后的效果，處理后的圖像亮度比源圖像提高了：

在前面的示例代碼中，僅通過在每個(gè)像素上增加一個(gè)數(shù)值即可獲得更亮的圖像。

3.3.1.2　加權(quán)加法

除了簡單將兩個(gè)圖像相加，你還可以使用加權(quán)加法，加權(quán)加法會對每個(gè)圖像增加權(quán)重之后再相加。這相當(dāng)于對加法的每個(gè)參與者分別設(shè)置不透明度級別。要進(jìn)行加權(quán)加法，你可以使用addWeighted函數(shù)：

如果使用此代碼來處理上一節(jié)中的示例圖片，結(jié)果將類似于下圖：

透明文本類似于通常在照片編輯程序使用的水印。你注意到代碼中對alpha、beta和gamma值的注釋了嗎？顯然，如果beta值為1.0則上面的例子就跟普通的圖像疊加函數(shù)完全相同，此時(shí)疊加文本沒有透明度。

3.3.1.3　減法操作

與兩個(gè)Mat對象疊加類似，你也可以使用substract函數(shù)或-運(yùn)算符從一個(gè)圖像的所有元素中減去另一個(gè)圖像的所有元素。請看下例：

上面代碼中的最后一行也可以替換為：

如果我們使用前面示例中的圖像，則減法操作的結(jié)果如下：

從源圖像中減去較高像素值(較亮像素)會生成深色的疊加文本。另外，與加法不同，減法運(yùn)算結(jié)果與其操作數(shù)的順序相關(guān)。嘗試交換操作數(shù)，自己看看會發(fā)生什么。

就像圖像加法一樣，也可以讓圖像的所有像素減去一個(gè)常數(shù)。你可以猜到，從所有像素中減去常量值將生成更暗的圖像(取決于該值的大小)，這與加法運(yùn)算相反。下面展示了通過簡單的減法操作使圖像變得更暗的例子：

如果源圖像是三通道RGB圖像，則需要使用向量作為第二個(gè)操作數(shù)：

3.3.1.4　乘法和除法操作

與加法和減法類似，你還可以將Mat對象的所有元素與另一個(gè)Mat對象的所有元素相乘或相除。同樣，兩個(gè)操作都可以使用矩陣和標(biāo)量。乘法可以使用OpenCV的multiply函數(shù)(類似于Mat :: mul函數(shù))，而除法可以使用divide函數(shù)。

見下例：

前面代碼中的scale是一個(gè)附加參數(shù)，可以傳給multiply和divide函數(shù)來縮放結(jié)果中Mat對象的所有元素。你還可以在矩陣乘法或除法中使用標(biāo)量，如下示例所示：

顯然，前面的代碼將生成兩個(gè)圖像，一個(gè)是源圖像亮度的5倍(變亮)，一個(gè)是源圖像亮度的1/5(變暗)。這里要注意的一點(diǎn)是，與加法和減法不同，乘除法得到的圖像不會均勻地變亮或變暗，你應(yīng)該會注意到較亮的區(qū)域變得更亮，反之亦然。其原因顯然是由于乘法和除法運(yùn)算的效果與加減法不同，經(jīng)過乘除法操作后，較亮像素的值上升或下降要快得多。有趣的是，在大多數(shù)照片編輯應(yīng)用程序中，就是使用這個(gè)技術(shù)來使圖像的明亮區(qū)域變亮或變暗的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的矩阵 计算机应用,《计算机视觉算法：基于OpenCV的计算机应用开发》 —3.3　元素级矩阵操作...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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