Emgu学习之(三)——操作图像数据
2015-12-13 16:30
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Visual Studio Community 2015 工程和代码:http://pan.baidu.com/s/1jHmlQeE
内容
在这篇文章中将提到以下内容:
修改像素值
图像ROI
图像加法
图像减法
按位运算
图像混合
准备工作
创建工程:参考Emgu学习之(一)——Emgu介绍创建一个WinForm项目
Form1.cs引用命名空间:
界面:在Form1中添加2行2列的TableLayout容器,然后添加四个Emgu.CV.UI.ImageBox控件(参考Emgu学习之(二)——图像读取、显示、保存),添加后界面如下:
如果你自己在实验时无法得到图片显示的效果,那么可以试试修改ImageBox的SizeMode属性。
新建DataAccess类:
[b]修改像素值[/b]
可以通过行、列索引直接操作像素值,操作方式如下:
在DataAccess类中添加ExchangePixelValue方法,这个方法将交换两个区域的像素值。
在Form1.cs中调用此方法的效果如下,小狗的脸去到了左上角,左上角的天空去到了小狗的脸位置。
[b]图像ROI[/b]
ROI即为region of interest(感兴趣区域)。
“在很多情况下,使用它会提高计算机视觉代码的执行速度,这是因为它允许对图像的某一小部分进行操作,而不是对整个图像进行运算。在OpenCV中,普遍支持ROI,函数的
操作被限于感兴趣区域。”——《学习OpenCV(中文版)》。也就是如果你想只对图片的某个区域操作,你可以设置ROI后直接对图片进行操作,这时候被处理的部分只有ROI
区域。
OpenCV提供了cvSetImageROI()函数设置ROI区域,和cvResetImageROI()函数取消ROI,在Emgu中你可以在CvInvoke类中找到这两个方法,同时你也可以设置Image
类的ROI属性来设置ROI,通过访问IsROISet来获取当前对象是否已经设置了ROI,如果要取消ROI,你需要把对象的ROI属性设置为Rectangle.Empty。Rectangle类来自于
System.Drawing,也就是在Emgu中ROI为Rectangle对象指定的矩形区域。
下面代码显示了设置、取消ROI操作,在DataAccess类中添加SetRoiRed方法:
在Form1中调用这个方法的运行效果为:
图像加法
使用Image.Add()方法,你可以让两个图像相加,或让当前图像加上一个色彩值。另外你也可以使用CvInvoke.Add()方法执行相同的操作,
Image.Add()方法内部就是调用CvInvoke.Add()方法实现的。
Image.Add()有3个实现,每个实现的返回都是一个相同色彩空间、值类型的Image对象:
接下来我们演示如何使用这些方法:在DataAccess类中添加JustAdd和AddUsingMask方法,JustAdd方法只是简单的调用Add方法。
而AddUsingMask方法中,我们首先需要创建一张掩膜图片,掩膜图片左半边为白色(255),右半边为黑色(0),在执行加操作时,
白色部分会执行加操作,而黑色部分不执行任何操作,所以resImage的右半边是黑色的,这时把原图的右半边拷贝到resImage的右半
边上,代码如下:
在Form1中调用以上方法:
运行效果:
图像减法
使用Image.Sub()方法,你可以让当前图像减去另外一个图像,或让当前图像减去一个色彩值。另外你也可以使用CvInvoke.Subtract()方法执行相同的操作,
Image.Sub()方法内部就是调用CvInvoke.Subtract()方法实现的。
与加法相似,Image.Sub()同样有3个实现,每个实现的返回都是一个相同色彩空间、值类型的Image对象:
接下来我们演示如何使用这些方法:在DataAccess类中添加JustSub和SubUsingMask方法,代码如下:
在Form1中调用以上方法,在加法演示中我们使图片自加,得到了一张更亮的照片,但是在减法中如果我们使图片自减就会得到一张黑色的图片,
但是为了使读者能清晰的看到减法操作,我们使原图减去一张红色图,所以在以下程序中我们需要创建一张红色图片:
运行效果:
按位运算
按位运算有与(And)、或(Or)、非(Not)和异或(Xor)运算。要执行这些运算,你可以使用CvInvoke类下的静态方法:BitwiseAnd、BitwiseNot、BitwiseOr、
BitwiseXor。但是与加减法类似,Image类同时也提供Add、Not、Or、Xor方法,同时还提供了_Add、_Not、_Or、_Xor,这些带下划线的方法会在当前对象上进行
运算,而不带下划线的方法则是返回新的对象。同时_Add、_Not、_Or、_Xor不提供掩膜操作。
接下来我们演示如何把OpenCV的logo添加到狗狗图片中,这里我们需要一张和logo图同样的mask图片。首先我们在DataAccess类中添加AddLogo方法:
然后,在Form1中调用AddLogo方法:
[b]图像混合[/b]
图像混合和图像加法类似,图像加法是简单的把两张图片相加,而图像混合是将两张图片按照不同的权重相加:
res[m, n] = α·src1[m,n] + β·src1[m,n] + γ(其中α = 1 - β)
实现这个功能的函数为cvAddWeighted方法,以下为调用实例:
这里α = 0.5,β = 0.5, γ = 0。
运行效果为:
内容
在这篇文章中将提到以下内容:
修改像素值
图像ROI
图像加法
图像减法
按位运算
图像混合
准备工作
创建工程:参考Emgu学习之(一)——Emgu介绍创建一个WinForm项目
Form1.cs引用命名空间:
using Emgu.CV; using Emgu.CV.Structure; using Emgu.CV.CvEnum;
界面:在Form1中添加2行2列的TableLayout容器,然后添加四个Emgu.CV.UI.ImageBox控件(参考Emgu学习之(二)——图像读取、显示、保存),添加后界面如下:
如果你自己在实验时无法得到图片显示的效果,那么可以试试修改ImageBox的SizeMode属性。
新建DataAccess类:
using Emgu.CV; using Emgu.CV.Structure; using Emgu.CV.CvEnum;
namespace AccessingImageData
{
public class DataAccess
{
}
}
[b]修改像素值[/b]
可以通过行、列索引直接操作像素值,操作方式如下:
_image[row, cols] = new Bgr(Color.Green);
在DataAccess类中添加ExchangePixelValue方法,这个方法将交换两个区域的像素值。
/// <summary> /// 交换图像中两个区域的像素值 /// </summary> /// <param name="image"></param> public static void ExchangePixelValue(Image<Bgr, Byte> image) { for(int i = 0; i < 100; i ++) for(int j = 0; j < 200; j ++) { Bgr tmp = image[i, j]; image[i, j] = image[i + 100, j + 200]; image[i + 100, j + 200] = tmp; } }
在Form1.cs中调用此方法的效果如下,小狗的脸去到了左上角,左上角的天空去到了小狗的脸位置。
[b]图像ROI[/b]
ROI即为region of interest(感兴趣区域)。
“在很多情况下,使用它会提高计算机视觉代码的执行速度,这是因为它允许对图像的某一小部分进行操作,而不是对整个图像进行运算。在OpenCV中,普遍支持ROI,函数的
操作被限于感兴趣区域。”——《学习OpenCV(中文版)》。也就是如果你想只对图片的某个区域操作,你可以设置ROI后直接对图片进行操作,这时候被处理的部分只有ROI
区域。
OpenCV提供了cvSetImageROI()函数设置ROI区域,和cvResetImageROI()函数取消ROI,在Emgu中你可以在CvInvoke类中找到这两个方法,同时你也可以设置Image
类的ROI属性来设置ROI,通过访问IsROISet来获取当前对象是否已经设置了ROI,如果要取消ROI,你需要把对象的ROI属性设置为Rectangle.Empty。Rectangle类来自于
System.Drawing,也就是在Emgu中ROI为Rectangle对象指定的矩形区域。
下面代码显示了设置、取消ROI操作,在DataAccess类中添加SetRoiRed方法:
/// <summary> /// 设置指定ROI区域为红色 /// </summary> /// <param name="image"></param> /// <param name="roi"></param> public static void SetRoiRed(Image<Bgr, Byte> image, Rectangle roi) { image.ROI = roi; image.SetValue(new Bgr(Color.Red)); //要记得取消ROI的设置,否则后续的操作都会在ROI中进行,包括显示图像 image.ROI = Rectangle.Empty; }
在Form1中调用这个方法的运行效果为:
图像加法
使用Image.Add()方法,你可以让两个图像相加,或让当前图像加上一个色彩值。另外你也可以使用CvInvoke.Add()方法执行相同的操作,
Image.Add()方法内部就是调用CvInvoke.Add()方法实现的。
Image.Add()有3个实现,每个实现的返回都是一个相同色彩空间、值类型的Image对象:
///<summary> 当前图片与另外一张图片相加,另外一张图片必须与当前图片是相同的类型和尺寸(或相同ROI尺寸) </summary> ///<param name="img2">与当前图片相加的图片</param> ///<returns> 相加的结果</returns> public Image<TColor, TDepth> Add(Image<TColor, TDepth> img2)
///<summary> 当前图片与另外一张图片相加(ret(I)=src1(I)+src2(I) if mask(I)!=0),另外一张图片必须与当前图片是相同的类型和尺寸(或形同ROI尺寸)</summary> ///<param name="img2">另一张图片</param> ///<param name="mask">掩膜图片</param> ///<returns> 使用掩膜图片相加的结果</returns> public Image<TColor, TDepth> Add(Image<TColor, TDepth> img2, Image<Gray, Byte> mask)
///<summary> 当前图片加上一个色彩值 </summary> ///<param name="val"> 色彩值 </param> ///<returns> 相加的结果 <paramref name="val"/> from the current image</returns> public Image<TColor, TDepth> Add(TColor val)
接下来我们演示如何使用这些方法:在DataAccess类中添加JustAdd和AddUsingMask方法,JustAdd方法只是简单的调用Add方法。
而AddUsingMask方法中,我们首先需要创建一张掩膜图片,掩膜图片左半边为白色(255),右半边为黑色(0),在执行加操作时,
白色部分会执行加操作,而黑色部分不执行任何操作,所以resImage的右半边是黑色的,这时把原图的右半边拷贝到resImage的右半
边上,代码如下:
/// <summary> /// 两张图片相加 /// </summary> /// <param name="image1">相加的源图片1</param> /// <param name="image2">相加的源图片2</param> /// <returns></returns> public static Image<Bgr, Byte> JustAdd(Image<Bgr, Byte> image1, Image<Bgr, Byte> image2) { return image1.Add(image2); } /// <summary> /// 使用掩码图片进行相加操作 /// </summary> /// <param name="image1"></param> /// <param name="image2"></param> /// <returns></returns> public static Image<Bgr, Byte> AddUsingMask(Image<Bgr, Byte> image1, Image<Bgr, Byte> image2) { var rect = new Rectangle(new Point(0, 0), new Size(image1.Width / 2, image1.Height)); using (var mask = new Image<Gray, Byte>(image1.Size)) { mask.SetZero();//设置所有值为0 mask.ROI = rect; mask.SetValue(255);//设置ROI的值为255 mask.ROI = Rectangle.Empty;//去掉ROI //res(I)=img1(I)+img2(I) if mask(I)!=0 var resImage = image1.Add(image2, mask); mask._Not();//反转mask的值(255->0, 0->255) image1.Copy(resImage, mask);//在mask(I) != 0的条件下,把image1的值拷贝到resImage中 return resImage; } }
在Form1中调用以上方法:
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { _image = new Image<Bgr, byte>(Properties.Resources.gougou); imageBox1.Image = _image; imageBox2.Image = DataAccess.JustAdd(_image, _image);//图片自加 imageBox4.Image = DataAccess.AddUsingMask(_image, _image); //创建掩膜图片 var mask = new Image<Gray, Byte>(_image.Size); mask.SetZero();//设置所有值为0 mask.ROI = new Rectangle(new Point(0, 0), new Size(_image.Width / 2, _image.Height)); mask.SetValue(255);//设置ROI的值为255 mask.ROI = Rectangle.Empty;//去掉ROI imageBox3.Image = mask; }
运行效果:
图像减法
使用Image.Sub()方法,你可以让当前图像减去另外一个图像,或让当前图像减去一个色彩值。另外你也可以使用CvInvoke.Subtract()方法执行相同的操作,
Image.Sub()方法内部就是调用CvInvoke.Subtract()方法实现的。
与加法相似,Image.Sub()同样有3个实现,每个实现的返回都是一个相同色彩空间、值类型的Image对象:
///<summary> 当前图片减去一张图片,被减图片必须与当前图片是相同的类型和尺寸(或相同的ROI尺寸) </summary> ///<param name="img2">被减图片</param> ///<returns> 相减的结果</returns> public Image<TColor, TDepth> Sub(Image<TColor, TDepth> img2)
///<summary> 当前图片减去另外一张图片(ret(I)=src1(I)-src2(I) if mask(I)!=0),被减图片必须与当前图片是相同的类型和尺寸(或相同的ROI尺寸) </summary> ///<param name="img2">被减图片</param> ///<param name="mask">掩膜图片</param> ///<returns> 使用掩膜图片相减的结果</returns> public Image<TColor, TDepth> Sub(Image<TColor, TDepth> img2, Image<Gray, Byte> mask)
///<summary> 当前图片减去一个色彩值</summary> ///<param name="val">被减去的色彩值</param> ///<returns> 减去色彩值的结果</returns> public Image<TColor, TDepth> Sub(TColor val)
接下来我们演示如何使用这些方法:在DataAccess类中添加JustSub和SubUsingMask方法,代码如下:
/// <summary> /// 图像减法 /// </summary> /// <param name="image1"></param> /// <param name="image2"></param> /// <returns></returns> public static Image<Bgr, Byte> JustSub(Image<Bgr, Byte> image1, Image<Bgr, Byte> image2) { return image1.Sub(image2); } /// <summary> /// 在掩码图片的条件下,用image1减去image2的值 /// </summary> /// <param name="image1"></param> /// <param name="image2"></param> /// <returns></returns> public static Image<Bgr, Byte> SubUsingMask(Image<Bgr, Byte> image1, Image<Bgr, Byte> image2) { var rect = new Rectangle(new Point(0, 0), new Size(image1.Width / 2, image1.Height)); using (var mask = new Image<Gray, Byte>(image1.Size)) { mask.SetZero();//设置所有值为0 mask.ROI = rect; mask.SetValue(255);//设置ROI的值为255 mask.ROI = Rectangle.Empty;//去掉ROI //res(I)=img1(I)-img2(I) if mask(I)!=0 var resImage = image1.Sub(image2, mask); mask._Not();//反转mask的值(255->0, 0->255) image1.Copy(resImage, mask);//在mask(I)!= 0的条件下,把image1的值拷贝到resImage中 return resImage; } }
在Form1中调用以上方法,在加法演示中我们使图片自加,得到了一张更亮的照片,但是在减法中如果我们使图片自减就会得到一张黑色的图片,
但是为了使读者能清晰的看到减法操作,我们使原图减去一张红色图,所以在以下程序中我们需要创建一张红色图片:
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { _image = new Image<Bgr, byte>(Properties.Resources.gougou); imageBox1.Image = _image; using (var colorImage = new Image<Bgr, Byte>(_image.Size)) {//首先创建一张红色图片 colorImage.SetValue(new Bgr(Color.Red)); imageBox2.Image = DataAccess.JustSub(_image, colorImage); imageBox4.Image = DataAccess.SubUsingMask(_image, colorImage); } //创建掩膜图片 var mask = new Image<Gray, Byte>(_image.Size); mask.SetZero();//设置所有值为0 mask.ROI = new Rectangle(new Point(0, 0), new Size(_image.Width / 2, _image.Height)); mask.SetValue(255);//设置ROI的值为255 mask.ROI = Rectangle.Empty;//去掉ROI imageBox3.Image = mask; }
运行效果:
按位运算
按位运算有与(And)、或(Or)、非(Not)和异或(Xor)运算。要执行这些运算,你可以使用CvInvoke类下的静态方法:BitwiseAnd、BitwiseNot、BitwiseOr、
BitwiseXor。但是与加减法类似,Image类同时也提供Add、Not、Or、Xor方法,同时还提供了_Add、_Not、_Or、_Xor,这些带下划线的方法会在当前对象上进行
运算,而不带下划线的方法则是返回新的对象。同时_Add、_Not、_Or、_Xor不提供掩膜操作。
接下来我们演示如何把OpenCV的logo添加到狗狗图片中,这里我们需要一张和logo图同样的mask图片。首先我们在DataAccess类中添加AddLogo方法:
/// <summary> /// 在掩膜图片的条件下,在图片中添加logo,掩膜图片为logo图片的二值图 /// </summary> /// <param name="image"></param> /// <param name="logo"></param> /// <param name="mask"></param> /// <returns></returns> public static Image<Bgr, Byte> AddLogo(Image<Bgr, Byte> image, Image<Bgr, Byte> logo, Image<Gray, Byte> mask) { var resImage = image.Copy(); //设置操作区域,所有的操作都在这个区域中进行 image.ROI = new Rectangle(new Point(0, 0), logo.Size); resImage.ROI = image.ROI; using (var colorMask = mask.Convert<Bgr, Byte>()) { //把Logo区域变成白色(0xFF) CvInvoke.Add(image, colorMask, resImage, mask); } CvInvoke.BitwiseAnd(resImage, logo, resImage, mask); //失能操作区域 resImage.ROI = Rectangle.Empty; return resImage; }
然后,在Form1中调用AddLogo方法:
[b]图像混合[/b]
图像混合和图像加法类似,图像加法是简单的把两张图片相加,而图像混合是将两张图片按照不同的权重相加:
res[m, n] = α·src1[m,n] + β·src1[m,n] + γ(其中α = 1 - β)
实现这个功能的函数为cvAddWeighted方法,以下为调用实例:
var resImage = image1.AddWeighted(image2, 0.5, 0.5, 0);
这里α = 0.5,β = 0.5, γ = 0。
运行效果为:
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