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C++ OpenCV實現(xiàn)灰度圖蒙版GrayMask的示例代碼

更新時間：2022年05月07日 11:39:22 作者：翟天保Steven

這篇文章主要為大家詳細介紹了如何利用C++和OpenCV實現(xiàn)灰度圖蒙版GrayMask，文中的示例代碼講解詳細，對我們學習或工作有一定參考價值，需要的可以參考一下

需求說明

在對圖像進行處理時，經(jīng)常會有這類需求：想對感興趣區(qū)域進行掩膜處理，只操作掩膜內(nèi)數(shù)據(jù)，此時需要搭配掩膜繪制功能，并在繪制過程中希望能區(qū)分掩膜區(qū)和非掩膜區(qū)；除了掩膜本身的線條以外，還希望掩膜內(nèi)圖像是原色，掩膜外圖像的顏色進行一定調(diào)整；通?？梢圆捎脠D像透明化或者色彩單通道加深的方式實現(xiàn)。

比如對三通道的圖像，可以將掩膜外數(shù)據(jù)的紅通道數(shù)值提高，此時該部分圖像就會偏紅色，如下圖1所示。

圖1 顏色加深的蒙版效果

但是針對灰度圖，因為圖像數(shù)據(jù)本身就是單通道的，就不能借用顏色通道或者透明通道了；有一個基礎(chǔ)的辦法是將非掩膜區(qū)數(shù)據(jù)同時加減某個數(shù)值，這種方法簡單但有一個弊端，比如我加了50，那原圖200-255之間的數(shù)值都將變?yōu)?55，這樣就損壞了原圖的某些特征信息。為此，我們采用非線性的算法將其進行較為合理的數(shù)值調(diào)整。

下面介紹具體實現(xiàn)流程。

具體流程

1）構(gòu)造非線性參數(shù)。其中n為函數(shù)輸入的參數(shù)，范圍在-100到100；a、b、k為算法參數(shù)，公式見下。

n = min(max(n, -100), 100);
int k = 4;
float b = n / 100.f / k;
float a = 1.0f + k * b;

2）參照上式，對掩膜外數(shù)據(jù)進行如下處理。

float temp = pow(float(in[j]) / 255.f, 1.0f / a) * (1.0 / (1 + b));

3）temp的數(shù)值需要進行校準，因為灰度值如果是uchar型，范圍在0-255之間，校準后乘上255，即可得到算法計算的結(jié)果。

if (temp > 1.0f)
    temp = 1.0f;
if (temp < 0.0f)
    temp = 0.0f;
uchar utemp = uchar(255 * temp);
r[j] = utemp;

4）掩膜內(nèi)數(shù)值保持不變。

r[j] = in[j];

5）輸出圖像，完成。

功能函數(shù)

// 灰度圖蒙版
cv::Mat GrayMask(cv::Mat input, cv::Mat mask, int n)
{
    // 通道判斷
    if (input.channels() != 1)
    {
        return input;
    }
    
    // 非線性參數(shù)
    // 當n=100時，非掩膜區(qū)呈灰色；當n=0時，非掩膜區(qū)無變化；當n=-100時，非掩膜區(qū)黑色
    // n越小，非掩膜區(qū)越暗，n越大，非掩膜區(qū)越灰
    // 目的是區(qū)分非掩膜區(qū)和掩膜區(qū)
    n = min(max(n, -100), 100);
    int k = 4;
    float b = n / 100.f / k;
    float a = 1.0f + k * b;
 
    // 蒙版處理
    cv::Mat result = cv::Mat::zeros(input.size(), input.type());
    for (int i = 0; i < input.rows; ++i)
    {
        uchar *m = mask.ptr<uchar>(i);
        uchar *in = input.ptr<uchar>(i);
        uchar *r = result.ptr<uchar>(i);
        for (int j = 0; j < input.cols; ++j)
        {
            if (m[j] == 0)
            {
                float temp = pow(float(in[j]) / 255.f, 1.0f / a) * (1.0 / (1 + b));
                if (temp > 1.0f)
                    temp = 1.0f;
                if (temp < 0.0f)
                    temp = 0.0f;
                uchar utemp = uchar(255 * temp);
                r[j] = utemp;
            }
            else {
                r[j] = in[j];
            }
        }
    }
    return result;
}

C++測試代碼

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <unordered_set>
#include <stdio.h>
#include <io.h>
#include <chrono> 
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <direct.h>
#include <ctime>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc.hpp>
 
using namespace std;
using namespace cv;
 
cv::Mat GrayMask(cv::Mat input, cv::Mat mask, int n);
 
int main()
{
    // 讀取灰度圖
    cv::Mat src = imread("1.png",0);
    // 繪制掩膜
    cv::Mat mask = cv::Mat::zeros(src.size(), CV_8UC1);
    cv::circle(mask, cv::Point(src.cols / 2, src.rows / 2), 100, cv::Scalar(255), -1);
    // 灰度圖蒙版
    cv::Mat result = GrayMask(src, mask, 100);
    // 結(jié)果顯示
    imshow("src", src);
    imshow("result", result);
    waitKey(0);
    system("pause");
    return 0;
}
 
// 灰度圖蒙版
cv::Mat GrayMask(cv::Mat input, cv::Mat mask, int n)
{
    // 通道判斷
    if (input.channels() != 1)
    {
        return input;
    }
    
    // 非線性參數(shù)
    // 當n=100時，非掩膜區(qū)呈灰色；當n=0時，非掩膜區(qū)無變化；當n=-100時，非掩膜區(qū)黑色
    // n越小，非掩膜區(qū)越暗，n越大，非掩膜區(qū)越灰
    // 目的是區(qū)分非掩膜區(qū)和掩膜區(qū)
    n = min(max(n, -100), 100);
    int k = 4;
    float b = n / 100.f / k;
    float a = 1.0f + k * b;
 
    // 蒙版處理
    cv::Mat result = cv::Mat::zeros(input.size(), input.type());
    for (int i = 0; i < input.rows; ++i)
    {
        uchar *m = mask.ptr<uchar>(i);
        uchar *in = input.ptr<uchar>(i);
        uchar *r = result.ptr<uchar>(i);
        for (int j = 0; j < input.cols; ++j)
        {
            if (m[j] == 0)
            {
                float temp = pow(float(in[j]) / 255.f, 1.0f / a) * (1.0 / (1 + b));
                if (temp > 1.0f)
                    temp = 1.0f;
                if (temp < 0.0f)
                    temp = 0.0f;
                uchar utemp = uchar(255 * temp);
                r[j] = utemp;
            }
            else {
                r[j] = in[j];
            }
        }
    }
    return result;
}