1.16【OpenCV圖像處理】卷積邊界處理

邊界默認、常數、複製、包裝、copyMakeBorder()

1.16.1 卷積邊界問題

圖像邊界卷積時的問題：圖像卷積的時候邊界像素，不能被卷積操作，原因在於邊界像素沒有完全跟kernel重疊，所以當3x3濾波時候有1個像素的邊緣沒有被處理，5x5濾波的時候有2個像素的邊緣沒有被處理（如下圖）。

邊界處理方法：在卷積開始之前增加邊緣像素，填充的像素值為0或者RGB黑色，比如3x3在四周各填充1個像素的邊緣，這樣就確保圖像的邊緣被處理，在卷積處理之後再去掉這些邊緣。

1.16.2 邊界填充方法

（1）BORDER_DEFAULT - （邊界默認）openCV中默認的處理方法，自動填充圖像邊界（效果像是映像一樣）。

（2）BORDER_CONSTANT – （邊界常數）填充邊緣用指定像素值，使用常數填充邊界。

（3）BORDER_REPLICATE – （邊界複製）填充邊緣像素用已知的邊緣像素值，複製原圖中最臨近的行或者列。

（4）BORDER_WRAP – （邊界包裝）用另外一邊的像素來補償填充。

1.16.3 添加邊界的API

copyMakeBorder（

- Mat src, // 輸入圖像

- Mat dst, // 添加邊緣的圖像

- int top, // 邊緣長度，一般上下左右都取相同值

- int bottom,

- int left,

- int right,

- int borderType // 邊緣類型，選擇上面的填充方法，不寫默認選BORDER_DEFAULT

- Scalar value //邊框顏色值，如果邊框類型是BUALE_CONTER時才有用

）

/*添加圖像邊界*/nint top = (int)(0.05*src.rows); //頂部長度，設定為圖像src大小的5%nint bottom = (int)(0.05*src.rows); //底部長度nint left = (int)(0.05*src.cols); //左邊長度nint right = (int)(0.05*src.cols); //右邊長度nRNG rng(123456); //定義一個隨機數，產生隨機邊界色彩nint c = 0;nint borderType = BORDER_DEFAULT; //邊界默認,自動填充圖像邊界nwhile (true) {n c = waitKey(500);nif ((char)c == 27) { //ESC鍵nbreak;n }nif ((char)c == r) {n borderType = BORDER_REPLICATE; //按R鍵 (複製邊界)n }nelse if ((char)c == v) {n borderType = BORDER_WRAP; //按V鍵 (包裝邊界,用另外一邊的像素來補償填充)n }nelse if ((char)c == c) {n borderType = BORDER_CONSTANT; //按C鍵 (常數邊界)n }n Scalar color = Scalar(rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255)); //邊框顏色值ncopyMakeBorder(src, dst, top, bottom, left, right, borderType, color); //添加邊界n imshow("border image", dst);n}n

1.16.4 邊界處理的應用

做卷積時邊界處理的應用, 無需在寫填充邊界的函數，直接在卷積函數里定義，borderType不寫則默認選BORDER_DEFAULT（前面筆記沒有寫），以下函數都做了卷積 ：

卷積濾波：（掩膜運算元、Robert運算元、Sobel運算元、Laplacian運算元、自定義模糊卷積核）

filter2D(InputArray src, OutputArray dst, int ddepth, InputArray kernel, Point anchor=Point(-1,-1), double delta=0, int borderType=BORDER_DEFAULT );

均值模糊濾波：（權重都為1）（中值濾波medianBlur沒用卷積）

blur(InputArray src, OutputArray dst, Size ksize, Point anchor=Point(-1,-1), int borderType=BORDER_DEFAULT );

高斯模糊濾波：（空間位置有權重）

GaussianBlur(InputArray src, OutputArray dst, Size ksize, double sigmaX, double sigmaY=0,int borderType=BORDER_DEFAULT );

雙邊模糊濾波：（空域核和值域核）

bilateralFilter(InputArray src, OutputArray dst, int d, double sigmaColor, double sigmaSpace, int borderType=BORDER_DEFAULT );

膨脹：（取核下最大值）

dilate(InputArray src, OutputArray dst, InputArray element, Point anchor=Point(-1,-1),int iterations=1, int borderType=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue() );

腐蝕：（取核下最小值）

erode(InputArray src, OutputArray dst, InputArray element, Point anchor=Point(-1,-1),int iterations=1, int borderType=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue() );

形態學操作：（開、閉、形態學梯度、頂帽、黑帽 ）

morphologyEx(InputArray src, OutputArray dst, int op, InputArray element, Point anchor=Point(-1,-1), int iterations=1, int borderType=BORDER_CONSTANT,const Scalar& borderValue=morphologyDefaultBorderValue() );

GaussianBlur(src, dst2, Size(5, 5), 0, 0, BORDER_DEFAULT); //高斯濾波n

完整程序：

/*1.16 邊界處理*/n#include <opencv2/opencv.hpp>n#include <iostream> n#include <math.h>nusing namespace cv; //使用cv命名空間nnint main(int argc, char** argv) { //argc 表示命令行輸入參數的個數（以空白符分隔），argv中存儲了所有的命令行參數nMat src, dst, dst2;n src = imread("E:/OpenCV/testimage/test5.jpg");nif (src.empty()) {n printf("could not load image...n");nreturn -1;n }n namedWindow("input image", CV_WINDOW_AUTOSIZE);n imshow("input image", src);nn/*添加圖像邊界*/nint top = (int)(0.05*src.rows); //頂部長度，設定為圖像src大小的5%nint bottom = (int)(0.05*src.rows); //底部長度nint left = (int)(0.05*src.cols); //左邊長度nint right = (int)(0.05*src.cols); //右邊長度nRNG rng(123456); //定義一個隨機數，產生隨機邊界色彩nint c = 0;nint borderType = BORDER_DEFAULT; //邊界默認,自動填充圖像邊界nwhile (true) {n c = waitKey(500);nif ((char)c == 27) { //ESC鍵nbreak;n }nif ((char)c == r) {n borderType = BORDER_REPLICATE; //按R鍵 (複製邊界)n }nelse if ((char)c == v) {n borderType = BORDER_WRAP; //按V鍵 (包裝邊界,用另外一邊的像素來補償填充)n }nelse if ((char)c == c) {n borderType = BORDER_CONSTANT; //按C鍵 (常數邊界)n }nScalar color = Scalar(rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255)); //邊框顏色值n copyMakeBorder(src, dst, top, bottom, left, right, borderType, color); //添加邊界n imshow("border image", dst);n }nn/*解決邊界問題應用*/n GaussianBlur(src, dst2, Size(5, 5), 0, 0, BORDER_DEFAULT); //高斯濾波n imshow("output image", dst2);nn waitKey(0);nreturn 0;n}n

運行結果：