图像运算

图像加法运算

两种方式,直接使用“+”,也可以使用cv2.add()函数。

“+”
直接使用+号遵循如下规则:


其实就是矩阵加法,8个比特位最高255,超过了就模运算。

import numpy as np
img1 = np.random.randint(0, 256, size=[5,5], dtype=np.uint8)
img2 = np.random.randint(0, 256, size=[5,5], dtype=np.uint8)
img3 = img1 + img2    # 直接使用+号就可以  图像尺寸要一样大的

cv2.add()
使用该函数遵循如下规则:


相加后超过255就取255。

cv2.add(图像, 图像)  # 两个参数都是图像的话,对应位置的像素值相加即可
cv2.add(图像, 数值)  # 一个是图像,一个是数字的话,就是该图像的每个像素值都加上这个数字

# 掩模的作用类似子网掩码,两参数相加运算后,最后还要与掩模进行与运算
cv2.add(参数1, 参数2, 掩模)  

由于两个加法规则不同,我们来做个对比:

import cv2
Bastion1 = cv2.imread("Bastion.jpg", -1)
Bastion2 = cv2.imread("Bastion.jpg", -1)
cv2.imshow("original", Bastion1)
cv2.imshow("+", Bastion1+Bastion2)
cv2.imshow("cv2.add", cv2.add(Bastion1, Bastion2))
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()
第一张原图,第二张使用“+”,第三张使用cv2.add()

因为cv2.add()的加法规则是相加超过255就取255,所以图像更亮了。而+号进行了模运算,超过255后有可能会更暗,所以看起来有点不对劲。

加权相加
OpenCV中提供了函数cv2.addWeighted(),用来实现图像的加权和(混合、融合),该函数的语法格式为:

dst = cv2.addWeighted(src1, alpha, src2, beta, gamma)

可以理解为“结果图像=图像1×系数1+图像2×系数2+亮度调节量”,当然,参数gamma,即亮度调节量可以为0,但是必须要有这个参数,不可省略。

减法运算

“-”
结果如果是负数,就再加256使其成为正数(其实是进行模运算,“负数结果 mod 256”)

cv2.substract()
两数相减,如果是正数就是结果,如果是负数结果取零。

cv2.substract()

按位逻辑运算

逻辑运算大家应该很熟悉,与、或、非、异或。

cv2.bitwise_and()  # 按位与
cv2.bitwise_or()  # 或
cv2.bitwise_not()  # 非
cv2.bitwise_xor()  # 异或

函数语法格式是这样的:

dst = cv2.bitwise_and(src1, src2[, mask])

前两个参数就是输入相同类型和大小的输入值,第三个是可选的,操作掩码,可以类比成子网掩码的作用,就好理解了。
一般mask输入的矩阵,称为掩模,是由0和1构成的矩阵,我们知道当进行与运算时,和0进行与运算的结果都是0,和1进行与运算的结果保持不变,那么可以用图像和掩模进行与运算,用来控制图像的显示区域。
下图是一个掩模的例子


前面也有提到cv2.add()函数也可以选择使用第三个参数,使图像与掩模相与,也就是说,cv2.add(src1, src2, mask)和cv2.bitwise_and(src, mask)都可以实现一幅灰度图像和掩模的与运算,那么彩色图像怎么办呢,彩色图像有三个通道,掩模没有。但是我们可以想到,把掩模合成三通道的RBG图像,然后再用上述两个函数就可以了,确实如此。

实际中,还有更简单的方式,使用cv2.bitwise_and(src1, src2[, mask])也可以,输入的两个src参数都是同一幅彩色图像,mask参数输入掩模,就能完成掩模控制的彩色图像了。

参考:
《OpenCV轻松入门:面向python》

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