6.6 圖像金字塔與圖片尺寸縮放

6.6.1 圖像金字塔

1.圖像金字塔是圖像中多尺度表達(dá)的一種，主要用于圖像分割，是一種以多分辨率解釋圖像的結(jié)構(gòu)，通過梯次向下采樣獲得分辨率逐步降低的圖象集合
2.分類：
??(1)高斯金字塔（Gaussianpyramid）：向下采樣
??(2)拉普拉斯金字塔（Laplacianpyramid）：從金字塔底層圖像重建上層未采樣圖像，在數(shù)字圖像處理中即是預(yù)測殘差，可以對圖像進(jìn)行最大程度地還原，配合高斯金字塔一起使用
3.涉及函數(shù)：
??pyrUp函數(shù)和pyrDown函數(shù)，2個函數(shù)在imgproc的Image Filtering子模塊中，pyrUp和pyrDown不互逆

6.6.2 高斯金字塔

1.高斯金字塔通過高斯平滑和亞采樣進(jìn)行向下采樣，包含了一系列低通濾波器，截止頻率從上一層到下一層以因子2逐漸增加
2.方法：
??對金字塔第i層Gi進(jìn)行高斯內(nèi)核卷積，然后刪除所有偶數(shù)行和偶數(shù)列，新得到圖像Gi+1面積會變?yōu)樵瓐D像的1/4，可對輸入圖像迭代產(chǎn)生金字塔
3.pyrDown函數(shù)：
??向下采樣（圖像尺寸減半），生成下一級圖像，是會丟失信息的函數(shù)
4.函數(shù)原型：

void pyrDown(InputArray src, OutputArray dst, const Size& dstsize=Size(), int borderType=BORDER_DEFAULT)

5.參數(shù)說明：
（1）輸入圖像
（2）目標(biāo)圖像
（3）輸出圖像大小，默認(rèn)值Size()，默認(rèn)時由Size((src.cols+1)/2,(src.row+1)/2)計算，需滿足：
?????????????????|dstsize.width*2-src.cols|<=2
?????????????????|dstsize.height*2-src.rows|<=2
（4）邊界模式
6.調(diào)用示例：

#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace cv;int main()
{//載入原始圖Mat srcImage = imread("love.jpg");Mat dstImageDown;//顯示原始圖namedWindow("【原始圖】");imshow("【原始圖】", srcImage);//向下取樣操作pyrDown(srcImage, dstImageDown, Size(srcImage.cols / 2, srcImage.rows / 2));//顯示效果圖namedWindow("【向下取樣效果圖】");imshow("【向下取樣效果圖】", dstImageDown);waitKey(0);return 0;
}

6.6.3 拉普拉斯金字塔

1.數(shù)學(xué)定義：
????????????????????
式中，Gi表示第i層圖像，UP()操作時將原圖像中位置為(x,y)的像素映射到目標(biāo)圖像的(2x+1,2y+1)位置，即在向上取樣，符號表示卷積，表示5*5的高斯內(nèi)核
2.方法：
??將現(xiàn)有圖像每個維度都放大兩倍，新增行和列（偶數(shù)行和列）以0填充，然后使用先前同樣的內(nèi)核（乘以4）與放大后的圖像卷積，來估計“丟失”像素的近似值
3.pyrUp函數(shù)：向上采樣（圖像尺寸加倍）,利用函數(shù)進(jìn)行拉普拉斯運算：
????????????????????
4.函數(shù)原型：

void pyrUp(InputArray src, OutputArray dst, const Size& dstsize=Size(), int borserType=BORDER_DEFAULT)

5.參數(shù)說明：
（1）輸入圖像
（2）目標(biāo)圖像
（3）輸出圖像大小，默認(rèn)值Size()，默認(rèn)時由Size(src.cols*2,src.row*2)計算，需滿足：
????????????????|dstsize.width-src.cols*2|<=(dstsize.width mod2)
????????????????|dstsize.height-src.rows*2|<=(dstsize.height mod2)
（4）邊界模式
6. 調(diào)用示例：

#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace cv;int main()
{//載入原始圖Mat srcImage = imread("love.jpg");Mat dstImageUp;//顯示原始圖namedWindow("【原始圖】");imshow("【原始圖】", srcImage);//向上取樣操作pyrUp(srcImage, dstImageUp, Size(srcImage.cols * 2, srcImage.rows * 2));//顯示效果圖namedWindow("【向上取樣效果圖】");imshow("【向上取樣效果圖】", dstImageUp);waitKey(0);return 0;
}

6.6.4 尺寸調(diào)整函數(shù)：resize()函數(shù)

????函數(shù)resize函數(shù)在imgproc模塊的Geometric Image Transformations子模塊中

1.函數(shù)原型：

void resize(InputArray src, OutputArray dst, Size dsize, double fx=0, double fy=0, int interpolation=INTER_LINEAR)

2.參數(shù)說明：
（1）輸入圖像
（2）目標(biāo)圖像
（3）輸出圖像大小，等于0時由下式計算圖像大小：
????????????dsize=Size(round(fx*src.cols),round(fy*src.rows))
（4）水平軸的縮放系數(shù)，默認(rèn)0，等于0時由下式計算：
????????????????(double)dsize.width/src.cols
（5）垂直軸的縮放系數(shù)，默認(rèn)值0，等于0時由下式計算：
????????????????(double)dsize.height/src.rows
（6）插值方式，默認(rèn)為INTER_LINEAR(線性插值)，可選插值方式有：
????INTER_NEAREST–最近鄰插值
????INTER_LINEAR–線性插值（默認(rèn)，放大圖像，效率高）
????INTER_AREA–區(qū)域插值（利用像素區(qū)域關(guān)系的重采樣插值，縮小圖像）
????INTER_CUBIC–三次樣條插值（超過4*4像素領(lǐng)域的雙三次插值，放大圖像，效率低）
????INTER_LANCZOS4–Lanczos插值（超過8*8像素領(lǐng)域的Lanczos插值）

3.調(diào)用示例：

#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace cv;int main()
{/*//調(diào)用方式1Mat dstImage = Mat::zeros(512, 512, CV_8UC3);//新建一張512*512尺寸的圖片Mat srcImage = imread("love.jpg");resize(srcImage, dstImage, dstImage.size());//指定dsize=dstImage.size()，fx和fy會被計算不需要額外指定//調(diào)用方式2Mat dstImage;Mat srcImage = imread("love.jpg");resize(srcImage, dstImage, Size(), 0.5, 0.5);//指定fx和fy*///載入原圖Mat srcImage = imread("love.jpg");Mat dstImage1, dstImage2;//顯示原圖namedWindow("【原始圖】");imshow("【原始圖】", srcImage);//尺寸調(diào)整操作resize(srcImage, dstImage1, Size(srcImage.cols / 2, srcImage.rows / 2), 0.0, 0.0, 3);resize(srcImage, dstImage2, Size(srcImage.cols * 2, srcImage.rows * 2), 0.0, 0.0, 3);//顯示效果圖imshow("【效果圖1】", dstImage1);imshow("【效果圖2】", dstImage2);waitKey(0);return 0;
}

6.6.5 綜合示例

/*
效果：鍵盤1、2、3、4控制圖片放大與縮小
*/#include<opencv2/opencv.hpp>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace cv;
using namespace std;#define WINDOW_NAME "【程序窗口】"
Mat g_srcImage, g_dstImage, g_tmpImage;//鍵盤操作說明
static void ShowHelpText()
{printf("--------------------------------------------------------------------\n");printf("歡迎來到OpenCV圖像金字塔和resize示例程序~\n");printf("按鍵操作說明：\n");printf("\t\t鍵盤按鍵[ESC]-退出程序\n");printf("\t\t鍵盤按鍵[1]-進(jìn)行[resize]函數(shù)圖片放大\n");printf("\t\t鍵盤按鍵[2]-進(jìn)行[resize]函數(shù)圖片縮小\n");printf("\t\t鍵盤按鍵[3]-進(jìn)行[pyrUp]函數(shù)圖片放大\n");printf("\t\t鍵盤按鍵[4]-進(jìn)行[pyrDown]函數(shù)圖片縮小\n");printf("--------------------------------------------------------------------\n");
}
int main()
{//鍵盤操作說明ShowHelpText();//載入原圖g_srcImage = imread("love.jpg");if (!g_srcImage.data){printf("載入原圖失敗~！\n");return false;}//創(chuàng)建顯示窗口namedWindow(WINDOW_NAME,WINDOW_AUTOSIZE);imshow(WINDOW_NAME, g_srcImage);//參數(shù)賦值g_tmpImage = g_srcImage;g_dstImage = g_tmpImage;int key = 0;//輪詢獲取按鍵信息while (1){key = waitKey(9);//讀取鍵值到變量//根據(jù)key值，做不同操作switch (key){case 27: //按鍵ESCreturn 0;break;case '1':  //按鍵【1】,調(diào)用resize函數(shù)resize(g_tmpImage, g_dstImage, Size(g_tmpImage.cols * 2, g_tmpImage.rows * 2));printf(">檢測到按鍵【1】被按下，進(jìn)行【resize】函數(shù)的圖片放大，圖片尺寸*2\n");break;case '2':  //按鍵【2】,調(diào)用resize函數(shù)resize(g_tmpImage, g_dstImage, Size(g_tmpImage.cols / 2, g_tmpImage.rows / 2));printf(">檢測到按鍵【2】被按下，進(jìn)行【resize】函數(shù)的圖片縮小，圖片尺寸/2\n");break;case '3':  //按鍵【3】,調(diào)用pyrUp函數(shù)pyrUp(g_tmpImage, g_dstImage, Size(g_tmpImage.cols * 2, g_tmpImage.rows * 2));printf(">檢測到按鍵【3】被按下，進(jìn)行【pyrUp】函數(shù)的圖片放大，圖片尺寸*2\n");break;case '4':  //按鍵【4】,調(diào)用pyrDown函數(shù)pyrDown(g_tmpImage, g_dstImage, Size(g_tmpImage.cols / 2, g_tmpImage.rows / 2));printf(">檢測到按鍵【4】被按下，進(jìn)行【pyrDown】函數(shù)的圖片縮小，圖片尺寸/2\n");break;default:break;}imshow(WINDOW_NAME, g_dstImage);//將g_dstImage賦給g_tmpImage,方便下一次循環(huán)g_tmpImage = g_dstImage;}return 0;
}

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《OpenCV3编程入门》学习笔记6 图像处理（六）图像金字塔与图片尺寸缩放的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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