利用Opencv4.9为图像添加边框

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目标

在本教程中,您将学习如何:

  • 使用 OpenCV 函数 copyMakeBorder() 设置边框(图像的额外填充)。

理论

注意

下面的解释属于 Bradski 和 Kaehler 的 Learning OpenCV 一书。

  1. 在之前的教程中,我们学习了使用卷积对图像进行操作。自然而然地出现的一个问题是如何处理边界。如果被评估的点位于图像的边缘,我们如何对它们进行卷积?

  2. 大多数 OpenCV 函数所做的是将给定的图像复制到另一个稍大的图像上,然后自动填充边界(通过下面示例代码中解释的任何方法)。这样,卷积可以在所需的像素上毫无问题地执行(操作完成后会剪切额外的填充)。

  3. 在本教程中,我们将简要探讨为图像定义额外填充(边框)的两种方法:

    1. BORDER_CONSTANT:用常量值填充图像(即黑色或0)
    2. BORDER_REPLICATE:原稿边缘的行或列将复制到额外的边框。

    这将在"代码"部分中更清楚地看到。

  • 这个程序是做什么的?
    • 加载图像

    • 让用户选择在输入图像中使用哪种填充。有两种选择:

      1. 常量值边框:为整个边框应用常量值的填充。此值将每 0.5 秒随机更新一次。
      2. 复制的边框:边框将从原始图像边缘的像素值复制。

      用户通过按"c"(常量)或"r"(复制)来选择任一选项

    • 当用户按下"ESC"时,程序完成

C++代码:

教程代码如下所示。
您也可以从这里下载

cpp 复制代码
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
 
using namespace cv;
 
// Declare the variables
Mat src, dst;
int top, bottom, left, right;
int borderType = BORDER_CONSTANT;
const char* window_name = "copyMakeBorder Demo";
RNG rng(12345);
 
int main( int argc, char** argv )
{
 const char* imageName = argc >=2 ? argv[1] : "lena.jpg";
 
 // Loads an image
 src = imread( samples::findFile( imageName ), IMREAD_COLOR ); // Load an image
 
 // Check if image is loaded fine
 if( src.empty()) {
 printf(" Error opening image\n");
 printf(" Program Arguments: [image_name -- default lena.jpg] \n");
 return -1;
 }
 
 // Brief how-to for this program
 printf( "\n \t copyMakeBorder Demo: \n" );
 printf( "\t -------------------- \n" );
 printf( " ** Press 'c' to set the border to a random constant value \n");
 printf( " ** Press 'r' to set the border to be replicated \n");
 printf( " ** Press 'ESC' to exit the program \n");
 
 namedWindow( window_name, WINDOW_AUTOSIZE );
 
 // Initialize arguments for the filter
 top = (int) (0.05*src.rows); bottom = top;
 left = (int) (0.05*src.cols); right = left;
 
 for(;;)
 {
 Scalar value( rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255) );
 
 copyMakeBorder( src, dst, top, bottom, left, right, borderType, value );
 
 imshow( window_name, dst );
 
 char c = (char)waitKey(500);
 if( c == 27 )
 { break; }
 else if( c == 'c' )
 { borderType = BORDER_CONSTANT; }
 else if( c == 'r' )
 { borderType = BORDER_REPLICATE; }
 }
 
 return 0;
}

解释:

声明变量

首先,我们声明将要使用的变量:

cpp 复制代码
// Declare the variables
Mat src, dst;
int top, bottom, left, right;
int borderType = BORDER_CONSTANT;
const char* window_name = "copyMakeBorder Demo";
RNG rng(12345);

特别值得一提的是变量 rng,它是一个随机数生成器。我们用它来生成随机边框颜色,我们很快就会看到。

加载图像

像往常一样,我们加载源图像 src

cpp 复制代码
 const char* imageName = argc >=2 ? argv[1] : "lena.jpg";
 
 // Loads an image
 src = imread( samples::findFile( imageName ), IMREAD_COLOR ); // Load an image
 
 // Check if image is loaded fine
 if( src.empty()) {
 printf(" Error opening image\n");
 printf(" Program Arguments: [image_name -- default lena.jpg] \n");
 return -1;
 }

创建窗口

在简要介绍了如何使用该程序之后,我们创建了一个窗口:

cpp 复制代码
 // Initialize arguments for the filter
 top = (int) (0.05*src.rows); bottom = top;
 left = (int) (0.05*src.cols); right = left;

循环

程序在无限循环中运行,而未按下 ESC 键。如果用户按"c "或"r ",则 borderType 变量将分别取值 BORDER_CONSTANTBORDER_REPLICATE

cpp 复制代码
 char c = (char)waitKey(500);
 if( c == 27 )
 { break; }
 else if( c == 'c' )
 { borderType = BORDER_CONSTANT; }
 else if( c == 'r' )
 { borderType = BORDER_REPLICATE; }

随机颜色

在每次迭代中(0.5 秒后),随机边框颜色()都会更新......

cpp 复制代码
 Scalar value( rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255) );

此值是在 [0,255] 范围内随机选择的三个数字的集合。

在图像周围形成边框

最后,我们调用函数 **copyMakeBorder()**来应用相应的填充:

cpp 复制代码
copyMakeBorder( src, dst, top, bottom, left, right, borderType, value );
  • 参数是:
    1. src:源图片
    2. dst:目标图像
    3. :图像两侧边框的长度(以像素为单位)。我们将它们定义为图像原始大小的 5%。
    4. borderType:定义应用的边框类型。在此示例中,它可以是常量或复制的。
    5. value :如果 borderType 为 BORDER_CONSTANT,则这是用于填充边框像素的值。

显示结果

我们在之前创建的图像中显示输出图像

cpp 复制代码
 imshow( window_name, dst );

结果

  1. 编译上面的代码后,您可以执行它,并给出图像的路径作为参数。结果应为:

    • 默认情况下,它以设置为 BORDER_CONSTANT 的边框开头。因此,将显示一系列随机彩色边框。
    • 如果按"r",边框将成为边缘像素的复制品。
    • 如果按"c",随机彩色边框将再次出现
    • 如果按"ESC",程序将退出。

    下面的一些屏幕截图显示了边框如何改变颜色以及BORDER_REPLICATE选项的外观:

参考文献 :

1、《Adding borders to your images》----Ana Huamán

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