c++视觉处理---拉普拉斯金字塔和高斯金字塔

拉普拉斯金字塔和高斯金字塔

拉普拉斯金字塔（Laplacian Pyramid）和高斯金字塔（Gaussian Pyramid）是两种不同类型的图像金字塔，用于多尺度图像处理和特征提取。它们之间的主要区别在于它们所包含的信息和用途：

1. 高斯金字塔：

   • 高斯金字塔是通过图像的重复降采样和高斯平滑构建的。
   • 每一级高斯金字塔包含了原始图像的一个平滑版本，分辨率逐渐降低。
   • 高斯金字塔用于图像金字塔上的图像处理，例如尺度不变特征检测、金字塔光流、图像融合等。
   • 高斯金字塔的最底层是原始图像，上一级包含低频信息，越高级别包含越高频的信息。

2. 拉普拉斯金字塔：

   • 拉普拉斯金字塔是通过高斯金字塔中每一级的图像与其上一级的图像之间的差分构建的。
   • 每一级拉普拉斯金字塔包含了原始图像中的细节信息，分辨率逐渐降低。
   • 拉普拉斯金字塔通常用于图像重建、特征提取和图像压缩等。
   • 拉普拉斯金字塔的最底层包含细节信息，上一级包含更高级别的细节信息。

综上所述，高斯金字塔用于分解图像以获取平滑版本，而拉普拉斯金字塔用于捕获图像的细节信息。这两种金字塔结构通常一起使用，以便在多尺度图像处理任务中执行各种操作。在构建拉普拉斯金字塔时，通常需要从高斯金字塔中提取信息。

高斯金字塔

cv::pyrDown() 是OpenCV中用于执行图像降采样（下采样）操作的函数。它用于将图像的分辨率减小一半，即缩小图像的尺寸，以便构建高斯金字塔等多尺度表示。

cv::pyrDown() 函数的基本语法如下：

void cv::pyrDown(
    cv::InputArray src,   // 输入图像
    cv::OutputArray dst,  // 输出图像
    const cv::Size& dstsize = cv::Size(),  // 输出图像的大小
    int borderType = cv::BORDER_DEFAULT  // 边界填充类型
);
1
2
3
4
5
6

参数解释：

• src：输入图像，可以是单通道或多通道图像。
• dst：输出图像，函数将降采样后的图像存储在这里。
• dstsize：可选参数，指定输出图像的大小。如果不指定，输出图像的大小将是输入图像的一半。
• borderType：可选参数，用于指定边界填充类型，通常使用默认值 cv::BORDER_DEFAULT。

以下是一个简单的示例，演示如何使用 cv::pyrDown() 函数执行图像降采样：

#include 

int main() {
    cv::Mat image = cv::imread("1.jpg");

    if (image.empty()) {
        std::cerr << "Failed to open the image!" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 构建高斯金字塔
    std::vector<cv::Mat> pyramid;
    cv::Mat currentLevel = image.clone();
    pyramid.push_back(currentLevel);

    for (int i = 0; i < 4; ++i) {
        cv::pyrDown(currentLevel, currentLevel); // 降采样
        pyramid.push_back(currentLevel);
    }

    // 显示高斯金字塔的各级图像
    for (int i = 0; i < pyramid.size(); ++i) {
        cv::imshow("Level " + std::to_string(i), pyramid[i]);
    }

    cv::waitKey(0);

    return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

拉普拉斯金字塔

cv::pyrUp() 是OpenCV中用于执行图像上采样（放大）操作的函数。它用于将图像的分辨率增加一倍，即增大图像的尺寸。这个函数通常与构建拉普拉斯金字塔或图像重建等多尺度图像处理任务一起使用。

cv::pyrUp() 函数的基本语法如下：

void cv::pyrUp(
    cv::InputArray src,   // 输入图像
    cv::OutputArray dst,  // 输出图像
    const cv::Size& dstsize = cv::Size()  // 输出图像的大小
);
1
2
3
4
5

参数解释：

• src：输入图像，可以是单通道或多通道图像。
• dst：输出图像，函数将上采样后的图像存储在这里。
• dstsize：可选参数，指定输出图像的大小。如果不指定，输出图像的大小将是输入图像的两倍。

以下是一个简单的示例，演示如何使用 cv::pyrUp() 函数执行图像上采样：

#include 

int main() {
    cv::Mat image = cv::imread("input_image.jpg");

    if (image.empty()) {
        std::cerr << "Failed to open the image!" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 执行图像上采样
    cv::Mat upsampledImage;
    cv::pyrUp(image, upsampledImage);

    // 显示上采样后的图像
    cv::imshow("Upsampled Image", upsampledImage);
    cv::waitKey(0);

    return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

在这个示例中，我们首先加载一幅图像，然后使用 cv::pyrUp() 函数对图像进行上采样，将上采样后的图像存储在 upsampledImage 中，并显示它。这将产生一个比原始图像大一倍的图像。您可以在多尺度图像处理中使用上采样来进行图像重建等任务。确保已正确安装OpenCV库并配置C++环境来运行此代码。