利用Opencv4.9为图像添加边框

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目标

在本教程中，您将学习如何：

• 使用 OpenCV 函数 copyMakeBorder() 设置边框（图像的额外填充）。

理论

注意

下面的解释属于 Bradski 和 Kaehler 的 Learning OpenCV 一书。

1. 在之前的教程中，我们学习了使用卷积对图像进行操作。自然而然地出现的一个问题是如何处理边界。如果被评估的点位于图像的边缘，我们如何对它们进行卷积？
2. 大多数 OpenCV 函数所做的是将给定的图像复制到另一个稍大的图像上，然后自动填充边界（通过下面示例代码中解释的任何方法）。这样，卷积可以在所需的像素上毫无问题地执行（操作完成后会剪切额外的填充）。

3. 在本教程中，我们将简要探讨为图像定义额外填充（边框）的两种方法：

   1. BORDER_CONSTANT：用常量值填充图像（即黑色或0）
   2. BORDER_REPLICATE：原稿边缘的行或列将复制到额外的边框。

   这将在“代码”部分中更清楚地看到。

• 这个程序是做什么的？
  • 加载图像

  • 让用户选择在输入图像中使用哪种填充。有两种选择：

    1. 常量值边框：为整个边框应用常量值的填充。此值将每 0.5 秒随机更新一次。
    2. 复制的边框：边框将从原始图像边缘的像素值复制。

    用户通过按“c”（常量）或“r”（复制）来选择任一选项

  • 当用户按下“ESC”时，程序完成

C++代码：

教程代码如下所示。

#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
 
using namespace cv;
 
// Declare the variables
Mat src, dst;
int top, bottom, left, right;
int borderType = BORDER_CONSTANT;
const char* window_name = "copyMakeBorder Demo";
RNG rng(12345);
 
int main( int argc, char** argv )
{
 const char* imageName = argc >=2 ? argv[1] : "lena.jpg";
 
 // Loads an image
 src = imread( samples::findFile( imageName ), IMREAD_COLOR ); // Load an image
 
 // Check if image is loaded fine
 if( src.empty()) {
 printf(" Error opening image\n");
 printf(" Program Arguments: [image_name -- default lena.jpg] \n");
 return -1;
 }
 
 // Brief how-to for this program
 printf( "\n \t copyMakeBorder Demo: \n" );
 printf( "\t -------------------- \n" );
 printf( " ** Press 'c' to set the border to a random constant value \n");
 printf( " ** Press 'r' to set the border to be replicated \n");
 printf( " ** Press 'ESC' to exit the program \n");
 
 namedWindow( window_name, WINDOW_AUTOSIZE );
 
 // Initialize arguments for the filter
 top = (int) (0.05*src.rows); bottom = top;
 left = (int) (0.05*src.cols); right = left;
 
 for(;;)
 {
 Scalar value( rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255) );
 
 copyMakeBorder( src, dst, top, bottom, left, right, borderType, value );
 
 imshow( window_name, dst );
 
 char c = (char)waitKey(500);
 if( c == 27 )
 { break; }
 else if( c == 'c' )
 { borderType = BORDER_CONSTANT; }
 else if( c == 'r' )
 { borderType = BORDER_REPLICATE; }
 }
 
 return 0;
}

解释：

声明变量

首先，我们声明将要使用的变量：

// Declare the variables
Mat src, dst;
int top, bottom, left, right;
int borderType = BORDER_CONSTANT;
const char* window_name = "copyMakeBorder Demo";
RNG rng(12345);

特别值得一提的是变量 rng，它是一个随机数生成器。我们用它来生成随机边框颜色，我们很快就会看到。

加载图像

像往常一样，我们加载源图像 src：

 const char* imageName = argc >=2 ? argv[1] : "lena.jpg";
 
 // Loads an image
 src = imread( samples::findFile( imageName ), IMREAD_COLOR ); // Load an image
 
 // Check if image is loaded fine
 if( src.empty()) {
 printf(" Error opening image\n");
 printf(" Program Arguments: [image_name -- default lena.jpg] \n");
 return -1;
 }

创建窗口

在简要介绍了如何使用该程序之后，我们创建了一个窗口：

 // Initialize arguments for the filter
 top = (int) (0.05*src.rows); bottom = top;
 left = (int) (0.05*src.cols); right = left;

循环

程序在无限循环中运行，而未按下 ESC 键。如果用户按“c”或“r”，则 borderType 变量将分别取值 BORDER_CONSTANT 或 BORDER_REPLICATE：

 char c = (char)waitKey(500);
 if( c == 27 )
 { break; }
 else if( c == 'c' )
 { borderType = BORDER_CONSTANT; }
 else if( c == 'r' )
 { borderType = BORDER_REPLICATE; }

随机颜色

在每次迭代中（0.5 秒后），随机边框颜色（值）都会更新......

 Scalar value( rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255), rng.uniform(0, 255) );

此值是在 [0,255] 范围内随机选择的三个数字的集合。

在图像周围形成边框

最后，我们调用函数 copyMakeBorder()来应用相应的填充：

copyMakeBorder( src, dst, top, bottom, left, right, borderType, value );

• 参数是：
  1. src：源图片
  2. dst：目标图像
  3. 上、下、左、右：图像两侧边框的长度（以像素为单位）。我们将它们定义为图像原始大小的 5%。
  4. borderType：定义应用的边框类型。在此示例中，它可以是常量或复制的。
  5. value：如果 borderType 为 BORDER_CONSTANT，则这是用于填充边框像素的值。

显示结果

我们在之前创建的图像中显示输出图像

 imshow( window_name, dst );

结果

1. 编译上面的代码后，您可以执行它，并给出图像的路径作为参数。结果应为：

   • 默认情况下，它以设置为 BORDER_CONSTANT 的边框开头。因此，将显示一系列随机彩色边框。
   • 如果按“r”，边框将成为边缘像素的复制品。
   • 如果按“c”，随机彩色边框将再次出现
   • 如果按“ESC”，程序将退出。

   下面的一些屏幕截图显示了边框如何改变颜色以及BORDER_REPLICATE选项的外观：

参考文献 ：

1、《Adding borders to your images》----Ana Huamán