OpenCV进阶--图像“金字塔”

OpenCV进阶--图像“金字塔”

                图像“金字塔”是通过多个分辨率表示图像的一种有效且简单的结构，它是以一系列以金字塔形状排列、分辨率逐步降低的图像集合，如图：

 一、高斯“金字塔”

        它是解决尺度不确定性的一种常用的方法。它是指通过下采样不断地将图像的尺寸缩小，进而包含多个尺寸的图像。通常情况没往上一层，尺寸缩小为原来的一半。在OpenCV中提供了pyrDown()函数专门用于图像的下采样的计算。

pyrDown()函数原型：

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

src：输入待下采样的图像。

dst：输出下采样后的图像，图像尺寸可以指定，但是数据类型和通道数与src相同。

dstsize：输出图像尺寸，可以默认。

borderType：像素边界外推方法的标志。

        该函数实现图像模糊并对其进行下采样，我们可以通过dsize参数来设置输出图像的大小，无论尺寸多大都满足下式。该函数首先将原始图像与内核矩阵进行卷积，内核矩阵如下，之后通过不使用偶数行和列的方式对图像进行下采样。

 二、拉普拉斯“金字塔”

        拉普拉斯“金字塔”与高斯“金字塔”相反，高斯“金字塔”通过底层图像构建上层图像，而拉普拉斯“金字塔”通过上层小尺寸的图像构建下层大尺寸图像。拉普拉斯“金字塔”具有预测残差的作用，需要与高斯“金字塔”联合使用。假设我们已经有一个高斯图像“金字塔”，对于其中的第i层图像，首先通过下采样得到一个尺寸缩小一半的图像，即高斯“金字塔”中的第i + 1层或者不在高斯“金字塔”中，之后通过对这幅图像进行上采样，将图像的尺寸恢复到第i层图像的大小，最后求取高斯“金字塔”第i层图像与经过上采样后得到的差值图像，这个差值图像就是拉普拉斯“金字塔”的第i层图像。

        对于上采样在OpenCV中提供了pyrUp()函数，函数原型如下：

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

 实例代码如下：

#include
#include
#include

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{	int i = 0;
	Mat img = imread("f9afe18da2fb1fa2ff72c4d8b29fe6a (2).png");
	if (img.empty())
	{
		cout << "请检查文件的名字是否正确" << endl;
		return -1;
	}

	vector Gauss, Lap;           //高斯金字塔，拉普拉斯金字塔
	int level = 3;        //下采样的次数
	Gauss.push_back(img); //将原图作为高斯金字塔的第零层
	for (int i = 0; i < level; i++)
	{
		Mat gauss;
		pyrDown(Gauss[i], gauss);
		Gauss.push_back(gauss);
	
	}
	//构建拉普拉斯金字塔
	for (int i = Gauss.size() - 1; i > 0; i--)
	{
		Mat lap, upGauss;
		if (i == Gauss.size() - 1)//如果是高斯金字塔的最上面一层图像
		{
			Mat down;
			pyrDown(Gauss[i], down);
			pyrUp(down, upGauss);
			lap = Gauss[i] - upGauss;
			Lap.push_back(lap);
		}
		pyrUp(Gauss[i], upGauss);
		lap = Gauss[i - 1] - upGauss;
		Lap.push_back(lap);
	}
	for (int i = 0; i < Gauss.size(); i++)
	{
		string name = to_string(i);
		imshow("G" + name, Gauss[i]);
		imshow("l" + name, Lap[i]);
	}
	waitKey(0);
	return 0;
}