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转载：【OpenCV入门教程之四】 ROI区域图像叠加初级图像混合全剖析

發布時間：2025/3/13 编程问答 16 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了转载：【OpenCV入门教程之四】 ROI区域图像叠加初级图像混合全剖析小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

【OpenCV入門教程之四】 ROI區域圖像疊加&初級圖像混合全剖析

淺墨_毛星云 2014-03-10 12:48:05 157425 收藏 19 最后發布:2014-03-10 12:48:05首發:2014-03-10 12:48:05 分類專欄：【OpenCV】【OpenCV】入門教程版權聲明：本文為博主原創文章，遵循CC 4.0 BY-SA 版權協議，轉載請附上原文出處鏈接和本聲明。本文鏈接：https://blog.csdn.net/zhmxy555/article/details/20911629 展開

本系列文章由@淺墨_毛星云出品，轉載請注明出處。??

文章鏈接：?http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/20911629

作者：毛星云（淺墨）????郵箱：?happylifemxy@163.com?

寫作當前博文時配套使用的OpenCV版本： 2.4.8

在這篇文章里，我們一起學習了在OpenCV中如何定義感興趣區域ROI，如何使用addWeighted函數進行圖像混合操作，以及將ROI和addWeighted函數結合起來使用，對指定區域進行圖像混合操作。

PS:文章末尾提供了博文配套程序源代碼的下載。

文章開頭，依舊是先放一張截圖：

一、設定感興趣區域——ROI（region of interest）

在圖像處理領域，我們常常需要設置感興趣區域(ROI，region of interest)，來專注或者簡化我們的工作過程。也就是從圖像中選擇的一個圖像區域，這個區域是我們圖像分析所關注的重點。我們圈定這個區域，以便進行進一步處理。而且，使用ROI指定我們想讀入的目標，可以減少處理時間，增加精度，給圖像處理來帶不小的便利。

ROI區域定義的兩種方法

定義ROI區域有兩種方法，第一種是使用cv:Rect.顧名思義，cv::Rect表示一個矩形區域。指定矩形的左上角坐標（構造函數的前兩個參數）和矩形的長寬（構造函數的后兩個參數）就可以定義一個矩形區域。

//定義一個Mat類型并給其設定ROI區域

Mat imageROI;

//方法一

imageROI=image(Rect(500,250,logo.cols,logo.rows));

另一種定義ROI的方式是指定感興趣行或列的范圍（Range）。Range是指從起始索引到終止索引（不包括終止索引）的一連段連續序列。cv::Range可以用來定義Range。如果使用cv::Range來定義ROI，那么前例中定義ROI的代碼可以重寫為：

//方法二

imageROI=srcImage3(Range(250,250+logoImage.rows),Range(200,200+logoImage.cols));

好了，下面我們來看一個實例，顯示如何利用ROI將一幅圖加到另一幅圖的指定位置。大家如果需要拷貝如下的函數中的代碼直接運行的話，自己建一個基于console的程序，然后把函數體中的內容拷貝到main函數中，然后找兩幅大小合適的圖片，加入到工程目錄下，并和代碼中讀取的文件名一致即可。

在下面的代碼中，我們通過一個圖像掩膜（mask），直接將插入處的像素設置為logo圖像的像素值，這樣效果會很贊很逼真：

//----------------------------------【ROI_AddImage( )函數】----------------------------------

// 函數名：ROI_AddImage（）

// 描述：利用感興趣區域ROI實現圖像疊加

//----------------------------------------------------------------------------------------------

bool ROI_AddImage()

{

//【1】讀入圖像

Mat srcImage1= imread("dota_pa.jpg");

Mat logoImage= imread("dota_logo.jpg");

if(!srcImage1.data ) { printf("你妹，讀取srcImage1錯誤~！ \n"); return false; }

if(!logoImage.data ) { printf("你妹，讀取logoImage錯誤~！ \n"); return false; }

//【2】定義一個Mat類型并給其設定ROI區域

Mat imageROI= srcImage1(Rect(200,250,logoImage.cols,logoImage.rows));

//【3】加載掩模（必須是灰度圖）

Mat mask= imread("dota_logo.jpg",0);

//【4】將掩膜拷貝到ROI

logoImage.copyTo(imageROI,mask);

//【5】顯示結果

namedWindow("<1>利用ROI實現圖像疊加示例窗口");

imshow("<1>利用ROI實現圖像疊加示例窗口",srcImage1);

return true;

}

這個函數首先是載入了兩張jpg圖片到srcImage1和logoImage中，然后定義了一個Mat類型的imageROI，并使用cv::Rect設置其感興趣區域為srcImage1中的一塊區域，將imageROI和srcImage1關聯起來。接著定義了一個Mat類型的的mask并讀入dota_logo.jpg，順勢使用Mat:: copyTo把mask中的內容拷貝到imageROI中，于是就得到了最終的效果圖，namedWindow和imshow配合使用，顯示出最終的結果。

運行結果如下：

這里白色的dota2 logo，就是通過操作之后加上去的圖像。

二、初級圖像混合——線性混合操作

線性混合操作是一種典型的二元（兩個輸入）的像素操作，它的理論公式是這樣的：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

如果看過我之前寫的游戲編程Alpha混合那篇文章的朋友們應該有些熟悉，其實他們是差不多的:

【Visual C++】游戲開發五十五淺墨 DirectX教程二十二水乳交融的美學：alpha混合技術

我們通過在范圍0到1之間改變alpha值，來對兩幅圖像（f0（x）和f1（x））或兩段視頻（同樣為（f0（x）和f1（x））產生時間上的畫面疊化（cross-dissolve）效果，就像幻燈片放映和電影制作中的那樣。即在幻燈片翻頁時設置的前后頁緩慢過渡疊加效果，以及電影情節過渡時經常出現的畫面疊加效果。

實現方面，我們主要運用了OpenCV中addWeighted函數，我們來全面的了解一下它：

addWeighted函數

這個函數的作用是，計算兩個數組（圖像陣列）的加權和。原型如下：

void addWeighted(InputArray src1, double alpha, InputArray src2, double beta, double gamma, OutputArray dst, int dtype=-1);

第一個參數，InputArray類型的src1，表示需要加權的第一個數組，常常填一個Mat。
第二個參數，alpha，表示第一個數組的權重
第三個參數，src2，表示第二個數組，它需要和第一個數組擁有相同的尺寸和通道數。
第四個參數，beta，表示第二個數組的權重值。
第五個參數，dst，輸出的數組，它和輸入的兩個數組擁有相同的尺寸和通道數。
第六個參數，gamma，一個加到權重總和上的標量值。看下面的式子自然會理解。
第七個參數，dtype，輸出陣列的可選深度，有默認值-1。;當兩個輸入數組具有相同的深度時，這個參數設置為-1（默認值），即等同于src1.depth（）。

如果用數學公式來表達，addWeighted函數計算如下兩個數組（src1和src2）的加權和，得到結果輸出給第四個參數。即addWeighted函數的作用可以被表示為為如下的矩陣表達式為：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? dst = src1[I]*alpha+ src2[I]*beta + gamma;

其中的I，是多維數組元素的索引值。而且，在遇到多通道數組的時候，每個通道都需要獨立地進行處理。另外需要注意的是，當輸出數組的深度為CV_32S時，這個函數就不適用了，這時候就會內存溢出或者算出的結果壓根不對。

理論和函數的講解就是上面這些，接著我們來看代碼實例，以融會貫通。

//---------------------------------【LinearBlending（）函數】-------------------------------------

// 函數名：LinearBlending（）

// 描述：利用cv::addWeighted（）函數實現圖像線性混合

//--------------------------------------------------------------------------------------------

bool LinearBlending()

{

//【0】定義一些局部變量

double alphaValue = 0.5;

double betaValue;

Mat srcImage2, srcImage3, dstImage;

//【1】讀取圖像 ( 兩幅圖片需為同樣的類型和尺寸 )

srcImage2= imread("mogu.jpg");

srcImage3= imread("rain.jpg");

if(!srcImage2.data ) { printf("你妹，讀取srcImage2錯誤~！ \n"); return false; }

if(!srcImage3.data ) { printf("你妹，讀取srcImage3錯誤~！ \n"); return false; }

//【2】做圖像混合加權操作

betaValue= ( 1.0 - alphaValue );

addWeighted(srcImage2, alphaValue, srcImage3, betaValue, 0.0, dstImage);

//【3】創建并顯示原圖窗口

namedWindow("<2>線性混合示例窗口【原圖】 by淺墨", 1);

imshow("<2>線性混合示例窗口【原圖】 by淺墨", srcImage2 );

namedWindow("<3>線性混合示例窗口【效果圖】 by淺墨", 1);

imshow("<3>線性混合示例窗口【效果圖】 by淺墨", dstImage );

return true;

}

代碼解析：

<0>首先當然是定義一些局部變量，alpha值beta值，三個Mat類型的變量。

//【0】定義一些局部變量

double alphaValue = 0.5;

double betaValue;

Mat srcImage2, srcImage3, dstImage;

? ? ? ?

在這里我們設置alpha值為0.5。

<1>讀取兩幅圖像并作錯誤處理

這步很簡單，直接上代碼：

? ? ? ?

//讀取圖像 ( 兩幅圖片需為同樣的類型和尺寸 )

srcImage2= imread("mogu.jpg");

srcImage3= imread("rain.jpg");

if(!srcImage2.data ) { printf("你妹，讀取srcImage2錯誤~！ \n"); return false; }

if(!srcImage3.data ) { printf("你妹，讀取srcImage3錯誤~！ \n"); return false; }

在這里需要注意的是，因為我們是對 srcImage1和srcImage2求和，所以它們必須要有相同的尺寸（寬度和高度）和類型，不然多余的部分沒有對應的“伴”，肯定會出問題。

<2> 進行圖像混合加權操作

載入圖像后，我們就可以來生成混合圖像，也就是之前公式中的g(x)。為此目的，使用函數 addWeighted 可以很方便地實現，也就是因為 addWeighted 進行了如下計算：

這里的對應于addWeighted的第2個參數alpha

這里的對應于addWeighted的第4個參數beta

這里的對應于addWeighted的第5個參數，在上面代碼中被我們設為0.0。

代碼其實很簡單，就是這樣：?

//【2】進行圖像混合加權操作

betaValue = ( 1.0 - alphaValue );

addWeighted( srcImage2, alphaValue, srcImage3,betaValue, 0.0, dstImage);

其中beta值為1-alpha，gamma值為0。

<3>創建顯示窗口，顯示圖像。

// 【3】創建并顯示原圖窗口

namedWindow("<2>線性混合示例窗口【原圖】 by淺墨", 1);

imshow("<2>線性混合示例窗口【原圖】 by淺墨", srcImage2 );

namedWindow("<3>線性混合示例窗口【效果圖】 by淺墨", 1);

imshow("<3>線性混合示例窗口【效果圖】 by淺墨", dstImage );

接著來看一下運行效果圖，首先是原圖：

然后是效果圖：

三、綜合示例

在前面分別介紹的設定感興趣區域ROI和使用addWeighted函數進行圖像線性混合的基礎上，我們還將他們兩者中和起來使用，也就是先指定ROI，并用addWeighted函數對我們指定的ROI區域的圖像進行混合操作，我們將其封裝在了一個名為ROI_LinearBlending的函數中，方便大家分塊學習。

//---------------------------------【ROI_LinearBlending（）】-------------------------------------

// 函數名：ROI_LinearBlending（）

// 描述：線性混合實現函數,指定區域線性圖像混合.利用cv::addWeighted（）函數結合定義

// 感興趣區域ROI，實現自定義區域的線性混合

//--------------------------------------------------------------------------------------------

bool ROI_LinearBlending()

{

//【1】讀取圖像

Mat srcImage4= imread("dota_pa.jpg",1);

Mat logoImage= imread("dota_logo.jpg");

if(!srcImage4.data ) { printf("你妹，讀取srcImage4錯誤~！ \n"); return false; }

if(!logoImage.data ) { printf("你妹，讀取logoImage錯誤~！ \n"); return false; }

//【2】定義一個Mat類型并給其設定ROI區域

Mat imageROI;

//方法一

imageROI=srcImage4(Rect(200,250,logoImage.cols,logoImage.rows));

//方法二

//imageROI=srcImage4(Range(250,250+logoImage.rows),Range(200,200+logoImage.cols));

//【3】將logo加到原圖上

addWeighted(imageROI,0.5,logoImage,0.3,0.,imageROI);

//【4】顯示結果

namedWindow("<4>區域線性圖像混合示例窗口 by淺墨");

imshow("<4>區域線性圖像混合示例窗口 by淺墨",srcImage4);

return true;

}

從這篇文章開始，如果不出意外的話，為了方便大家分塊各個擊破學習，每講一個部分，示例代碼都將封裝在一個函數中，免得大家像學習各種不是特別地道的OpenCV教程時一樣，看到代碼全放在main函數中，心都碎了。

好了，下面放出詳細注釋的本篇文章的全部示例源代碼：

//-----------------------------------【程序說明】----------------------------------------------

// 程序名稱:：【OpenCV入門教程之四】 ROI區域圖像疊加&初級圖像混合全剖析配套源碼

// VS2010版 OpenCV版本：2.4.8

// 2014年3月10日 Create by 淺墨

// 圖片素材出處：dota2原畫 dota2logo

// 淺墨的微博：@淺墨_毛星云

//------------------------------------------------------------------------------------------------

//-----------------------------------【頭文件包含部分】---------------------------------------

// 描述：包含程序所依賴的頭文件

//----------------------------------------------------------------------------------------------

#include <cv.h>

#include <highgui.h>

#include <iostream>

//-----------------------------------【命名空間聲明部分】---------------------------------------

// 描述：包含程序所使用的命名空間

//-----------------------------------------------------------------------------------------------

using namespace cv;

using namespace std;

//-----------------------------------【全局函數聲明部分】--------------------------------------

// 描述：全局函數聲明

//-----------------------------------------------------------------------------------------------

bool ROI_AddImage();

bool LinearBlending();

bool ROI_LinearBlending();

//-----------------------------------【main( )函數】--------------------------------------------

// 描述：控制臺應用程序的入口函數，我們的程序從這里開始

//-----------------------------------------------------------------------------------------------

int main( )

{

system("color 5E");

if(ROI_AddImage()&& LinearBlending( )&&ROI_LinearBlending( ))

{

cout<<endl<<"嗯。好了，得出了你需要的圖像~! : )";

}

waitKey(0);

return 0;

}

//----------------------------------【ROI_AddImage( )函數】----------------------------------

// 函數名：ROI_AddImage（）

// 描述：利用感興趣區域ROI實現圖像疊加

//----------------------------------------------------------------------------------------------

bool ROI_AddImage()

{

//【1】讀入圖像

Mat srcImage1= imread("dota_pa.jpg");

Mat logoImage= imread("dota_logo.jpg");

if(!srcImage1.data ) { printf("你妹，讀取srcImage1錯誤~！ \n"); return false; }

if(!logoImage.data ) { printf("你妹，讀取logoImage錯誤~！ \n"); return false; }

//【2】定義一個Mat類型并給其設定ROI區域

Mat imageROI= srcImage1(Rect(200,250,logoImage.cols,logoImage.rows));

//【3】加載掩模（必須是灰度圖）

Mat mask= imread("dota_logo.jpg",0);

//【4】將掩膜拷貝到ROI

logoImage.copyTo(imageROI,mask);

//【5】顯示結果

namedWindow("<1>利用ROI實現圖像疊加示例窗口");

imshow("<1>利用ROI實現圖像疊加示例窗口",srcImage1);

return true;

}

//---------------------------------【LinearBlending（）函數】-------------------------------------

// 函數名：LinearBlending（）

// 描述：利用cv::addWeighted（）函數實現圖像線性混合

//--------------------------------------------------------------------------------------------

bool LinearBlending()

{

//【0】定義一些局部變量

double alphaValue = 0.5;

double betaValue;

Mat srcImage2, srcImage3, dstImage;

//【1】讀取圖像 ( 兩幅圖片需為同樣的類型和尺寸 )

srcImage2= imread("mogu.jpg");

srcImage3= imread("rain.jpg");

if(!srcImage2.data ) { printf("你妹，讀取srcImage2錯誤~！ \n"); return false; }

if(!srcImage3.data ) { printf("你妹，讀取srcImage3錯誤~！ \n"); return false; }

//【2】進行圖像混合加權操作

betaValue= ( 1.0 - alphaValue );

addWeighted(srcImage2, alphaValue, srcImage3, betaValue, 0.0, dstImage);

//【3】創建并顯示原圖窗口

namedWindow("<2>線性混合示例窗口【原圖】 by淺墨", 1);

imshow("<2>線性混合示例窗口【原圖】 by淺墨", srcImage2 );

namedWindow("<3>線性混合示例窗口【效果圖】 by淺墨", 1);

imshow("<3>線性混合示例窗口【效果圖】 by淺墨", dstImage );

return true;

}

//---------------------------------【ROI_LinearBlending（）】-------------------------------------

// 函數名：ROI_LinearBlending（）

// 描述：線性混合實現函數,指定區域線性圖像混合.利用cv::addWeighted（）函數結合定義

// 感興趣區域ROI，實現自定義區域的線性混合

//--------------------------------------------------------------------------------------------

bool ROI_LinearBlending()

{

//【1】讀取圖像

Mat srcImage4= imread("dota_pa.jpg",1);

Mat logoImage= imread("dota_logo.jpg");

if(!srcImage4.data ) { printf("你妹，讀取srcImage4錯誤~！ \n"); return false; }

if(!logoImage.data ) { printf("你妹，讀取logoImage錯誤~！ \n"); return false; }

//【2】定義一個Mat類型并給其設定ROI區域

Mat imageROI;

//方法一

imageROI=srcImage4(Rect(200,250,logoImage.cols,logoImage.rows));

//方法二

//imageROI=srcImage4(Range(250,250+logoImage.rows),Range(200,200+logoImage.cols));

//【3】將logo加到原圖上

addWeighted(imageROI,0.5,logoImage,0.3,0.,imageROI);

//【4】顯示結果

namedWindow("<4>區域線性圖像混合示例窗口 by淺墨");

imshow("<4>區域線性圖像混合示例窗口 by淺墨",srcImage4);

return true;

}

最后看一下整體的運行效果圖。

首先是經過背景顏色修改的console窗口：

然后依次是四張效果圖：

?嗯，本篇文章到這里就基本結束了，最后放出本篇文章配套示例程序的下載地址。

本篇文章的配套源代碼請點擊這里下載：

【淺墨OpenCV入門教程之四】配套源代碼下載

OK，本節的內容大概就是這些，我們下篇文章見：）

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的转载：【OpenCV入门教程之四】 ROI区域图像叠加初级图像混合全剖析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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【OpenCV入門教程之四】 ROI區域圖像疊加&初級圖像混合 全剖析

一、設定感興趣區域——ROI（region of interest）

ROI區域定義的兩種方法

二、初級圖像混合——線性混合操作

addWeighted函數

代碼解析：

<1>讀取兩幅圖像并作錯誤處理

<2> 進行圖像混合加權操作

<3>創建顯示窗口，顯示圖像。

三、綜合示例

總結

转载：【OpenCV入门教程之四】 ROI区域图像叠加初级图像混合全剖析

【OpenCV入門教程之四】 ROI區域圖像疊加&初級圖像混合全剖析