為您的影像新增邊框

目錄

• 目標
• 理論
• 程式碼
• 解釋
  • 宣告變數
  • 載入影像
  • 建立視窗
  • 初始化引數
  • 迴圈
  • 隨機顏色
  • 為影像新增邊框
  • 顯示結果
• 結果

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原始作者	Ana Huamán
相容性	OpenCV >= 3.0

目標

在本教程中，您將學習如何

• 使用 OpenCV 函式 copyMakeBorder() 為影像設定邊框（額外填充）。

理論

注意

以下解釋摘自 Bradski 和 Kaehler 所著的 《學習 OpenCV》 一書。

1. 在我們之前的教程中，我們學習瞭如何使用卷積對影像進行操作。一個自然而然出現的問題是如何處理邊界。如果評估點位於影像邊緣，我們如何對它們進行卷積？
2. 大多數 OpenCV 函式的做法是將給定影像複製到另一個稍大的影像上，然後自動填充邊界（透過下面示例程式碼中解釋的任何方法）。這樣，就可以在所需畫素上執行卷積而不會出現問題（操作完成後會剪下掉額外填充）。

3. 在本教程中，我們將簡要探討兩種為影像定義額外填充（邊框）的方法

   1. BORDER_CONSTANT：用一個常數值（例如黑色或 \(0\)）填充影像。
   2. BORDER_REPLICATE：原始影像最邊緣的行或列被複制到額外邊框。

   這將在程式碼部分更清楚地看到。

• 此程式的作用是什麼？
  • 載入影像

  • 讓使用者選擇在輸入影像中使用哪種填充。有兩種選項：

    1. 常數值邊框：對整個邊框應用一個常數值填充。該值每0.5秒隨機更新一次。
    2. 複製邊框：邊框將從原始影像邊緣的畫素值複製而來。

    使用者可以透過按 'c'（常數）或 'r'（複製）選擇其中一個選項

  • 使用者按下 'ESC' 鍵時程式結束

程式碼

教程程式碼如下所示。

C++

您也可以從此處下載

 
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
 
using namespace cv;
 
// 宣告變數
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";
 
    // 載入影像
src = imread( samples::findFile( imageName ), IMREAD_COLOR ); // 載入影像
 
    // 檢查影像是否載入成功
    if( src.empty()) {
printf(" 影像開啟錯誤\n");
printf(" 程式引數: [影像名 -- 預設 lena.jpg] \n");
        return -1;
    }
 
    // 本程式的簡要說明
printf( "\n \t copyMakeBorder 演示: \n" );
printf( "\t -------------------- \n" );
printf( " ** 按 'c' 設定邊框為隨機常數值 \n");
printf( " ** 按 'r' 設定邊框為複製型別 \n");
printf( " ** 按 'ESC' 退出程式 \n");
 
namedWindow( window_name, WINDOW_AUTOSIZE );
 
    // 初始化濾波器的引數
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;
}

Java

您也可以從此處下載

 
import org.opencv.core.*;
import org.opencv.highgui.HighGui;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;
 
import java.util.Random;
 
class CopyMakeBorderRun {
 
    public void run(String[] args) {
 
        // 宣告變數
Mat src, dst = new Mat();
        int top, bottom, left, right;
        int borderType = Core.BORDER_CONSTANT;
String window_name = "copyMakeBorder Demo";
Random rng;
 
String imageName = ((args.length > 0) ? args[0] : "../data/lena.jpg");
 
        // 載入影像
src = Imgcodecs.imread(imageName, Imgcodecs.IMREAD_COLOR);
 
        // 檢查影像是否載入成功
        if( src.empty() ) {
System.out.println("影像開啟錯誤！");
System.out.println("程式引數: [影像名 -- 預設 ../data/lena.jpg] \n");
System.exit(-1);
        }
 
        // 本程式的簡要說明
System.out.println("\n" +
                "\t copyMakeBorder 演示: \n" +
                "\t -------------------- \n" +
                " ** 按 'c' 設定邊框為隨機常數值 \n" +
                " ** 按 'r' 設定邊框為複製型別 \n" +
                " ** 按 'ESC' 退出程式 \n");
 
HighGui.namedWindow( window_name, HighGui.WINDOW_AUTOSIZE );
 
        // 初始化濾波器的引數
top = (int) (0.05*src.rows()); bottom = top;
left = (int) (0.05*src.cols()); right = left;
 
        while( true ) {
rng = new Random();
Scalar value = new Scalar( rng.nextInt(256),
rng.nextInt(256), rng.nextInt(256) );
 
Core.copyMakeBorder( src, dst, top, bottom, left, right, borderType, value);
HighGui.imshow( window_name, dst );
 
            char c = (char) HighGui.waitKey(500);
c = Character.toLowerCase(c);
 
            if( c == 27 )
{ break; }
            else if( c == 'c' )
{ borderType = Core.BORDER_CONSTANT;}
            else if( c == 'r' )
{ borderType = Core.BORDER_REPLICATE;}
        }
 
System.exit(0);
    }
}
 
public class CopyMakeBorder {
    public static void main(String[] args) {
        // 載入本地庫。
System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);
        new CopyMakeBorderRun().run(args);
    }
}

Python

您也可以從此處下載

"""
@file copy_make_border.py
@brief 演示 copyMakeBorder 功能的示例程式碼
"""
import sys
from random import randint
import cv2 as cv
 
 
def main(argv)
    
borderType = cv.BORDER_CONSTANT
window_name = "copyMakeBorder Demo"
    
imageName = argv[0] if len(argv) > 0 else 'lena.jpg'
 
    # 載入影像
src = cv.imread(cv.samples.findFile(imageName), cv.IMREAD_COLOR)
 
    # Check if image is loaded fine
    if src is None
        print ('影像開啟錯誤！')
        print ('用法: copy_make_border.py [影像名 -- 預設 lena.jpg] \n')
        return -1
    
    print ('\n'
           '\t copyMakeBorder 演示: \n'
           ' -------------------- \n'
           ' ** 按 \'c\' 設定邊框為隨機常數值 \n'
           ' ** 按 \'r\' 設定邊框為複製型別 \n'
           ' ** 按 \'ESC\' 退出程式 ')
    
    cv.namedWindow(window_name, cv.WINDOW_AUTOSIZE)
    
top = int(0.05 * src.shape[0]) # shape[0] = 行數
bottom = top
left = int(0.05 * src.shape[1]) # shape[1] = 列數
right = left;
    
    while 1:
        
value = [randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255)]
        
dst = cv.copyMakeBorder(src, top, bottom, left, right, borderType, None, value)
        
        cv.imshow(window_name, dst)
        
c = cv.waitKey(500)
 
        if c == 27
            break
        elif c == 99: # 99 = ord('c')
borderType = cv.BORDER_CONSTANT
        elif c == 114: # 114 = ord('r')
borderType = cv.BORDER_REPLICATE
        
    return 0
 
 
if __name__ == "__main__"
    main(sys.argv[1:])

解釋

宣告變數

首先我們宣告要使用的變數

C++

// 宣告變數
Mat src, dst;
int top, bottom, left, right;
int borderType = BORDER_CONSTANT;
const char* window_name = "copyMakeBorder Demo";
RNG rng(12345);

Java

        // 宣告變數
Mat src, dst = new Mat();
        int top, bottom, left, right;
        int borderType = Core.BORDER_CONSTANT;
        String window_name = "copyMakeBorder Demo";
Random rng;

Python

borderType = cv.BORDER_CONSTANT
window_name = "copyMakeBorder Demo"

特別值得注意的是變數 rng，它是一個隨機數生成器。我們用它來生成隨機邊框顏色，稍後將看到。

載入影像

像往常一樣，我們載入源影像 src

C++

    const char* imageName = argc >=2 ? argv[1] : "lena.jpg";
 
    // 載入影像
src = imread( samples::findFile( imageName ), IMREAD_COLOR ); // 載入影像
 
    // 檢查影像是否載入成功
    if( src.empty()) {
printf(" 影像開啟錯誤\n");
printf(" 程式引數: [影像名 -- 預設 lena.jpg] \n");
        return -1;
    }

Java

        String imageName = ((args.length > 0) ? args[0] : "../data/lena.jpg");
 
        // 載入影像
src = Imgcodecs.imread(imageName, Imgcodecs.IMREAD_COLOR);
 
        // 檢查影像是否載入成功
        if( src.empty() ) {
System.out.println("影像開啟錯誤！");
System.out.println("程式引數: [影像名 -- 預設 ../data/lena.jpg] \n");
System.exit(-1);
        }

Python

imageName = argv[0] if len(argv) > 0 else 'lena.jpg'
 
    # 載入影像
src = cv.imread(cv.samples.findFile(imageName), cv.IMREAD_COLOR)
 
    # Check if image is loaded fine
    if src is None
        print ('影像開啟錯誤！')
        print ('用法: copy_make_border.py [影像名 -- 預設 lena.jpg] \n')
        return -1

建立視窗

在簡要介紹如何使用程式後，我們建立一個視窗

C++

    namedWindow( window_name, WINDOW_AUTOSIZE );

Java

HighGui.namedWindow( window_name, HighGui.WINDOW_AUTOSIZE );

Python

    cv.namedWindow(window_name, cv.WINDOW_AUTOSIZE)

初始化引數

現在我們初始化定義邊框大小的引數（top、bottom、left 和 right）。我們將它們的值設定為 src 大小的 5%。

C++

    // 初始化濾波器的引數
top = (int) (0.05*src.rows); bottom = top;
left = (int) (0.05*src.cols); right = left;

Java

        // 初始化濾波器的引數
top = (int) (0.05*src.rows()); bottom = top;
left = (int) (0.05*src.cols()); right = left;

Python

top = int(0.05 * src.shape[0]) # shape[0] = 行數
bottom = top
left = int(0.05 * src.shape[1]) # shape[1] = 列數
right = left;

迴圈

除非按下 ESC 鍵，否則程式將無限迴圈執行。如果使用者按下“c”或“r”，則 borderType 變數將分別取 BORDER_CONSTANT 或 BORDER_REPLICATE 的值

C++

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

Java

            char c = (char) HighGui.waitKey(500);
c = Character.toLowerCase(c);
 
            if( c == 27 )
{ break; }
            else if( c == 'c' )
{ borderType = Core.BORDER_CONSTANT;}
            else if( c == 'r' )
{ borderType = Core.BORDER_REPLICATE;}

Python

c = cv.waitKey(500)
 
        if c == 27
            break
        elif c == 99: # 99 = ord('c')
borderType = cv.BORDER_CONSTANT
        elif c == 114: # 114 = ord('r')
borderType = cv.BORDER_REPLICATE

隨機顏色

在每次迭代（0.5秒後）中，隨機邊框顏色（value）會被更新...

C++

        Scalar value( rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255) );

Java

rng = new Random();
            Scalar value = new Scalar( rng.nextInt(256),
rng.nextInt(256), rng.nextInt(256) );

Python

value = [randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255)]

該值是隨機選取的三個數字的集合，範圍在 \([0,255]\) 之間。

為影像新增邊框

最後，我們呼叫函式 copyMakeBorder() 來應用相應的填充

C++

        copyMakeBorder( src, dst, top, bottom, left, right, borderType, value );

Java

Core.copyMakeBorder( src, dst, top, bottom, left, right, borderType, value);

Python

dst = cv.copyMakeBorder(src, top, bottom, left, right, borderType, None, value)

• 引數為
  1. src：源影像
  2. dst：目標影像
  3. top、bottom、left、right：影像各邊框的畫素長度。我們將其定義為影像原始大小的5%。
  4. borderType：定義應用的邊框型別。在本示例中可以是常量或複製。
  5. value：如果 borderType 是 BORDER_CONSTANT，則這是用於填充邊框畫素的值。

顯示結果

我們在之前建立的影像中顯示輸出影像

C++

        imshow( window_name, dst );

Java

HighGui.imshow( window_name, dst );

Python

        cv.imshow(window_name, dst)

結果

1. 編譯上述程式碼後，您可以執行它，並將影像路徑作為引數。結果應為：

   • 預設情況下，它以 BORDER_CONSTANT 邊框開始。因此，將顯示一系列隨機顏色的邊框。
   • 如果您按下 'r'，邊框將成為邊緣畫素的複製。
   • 如果您按下 'c'，隨機顏色的邊框將再次出現
   • 如果您按下 'ESC'，程式將退出。

   下面是一些截圖，展示了邊框顏色如何變化以及 BORDER_REPLICATE 選項的效果