【opencv實踐】圖像醃膜Mask的常規操作你真的信手拈來嗎？

我對圖像醃膜的含義一直有些模糊，今天寫了幾行代碼，證明了我這模糊的印象倒是正確的。今天借一個給圖片添加水印的小例子，給大家總結一些圖像醃膜的常規操作。

首先先了解一下圖像醃膜的定義：。。。

額，找了一圈好像並沒有啥特別正式的官方定義/我記得曾在書上看到過來着~

其實醃膜可以抽象爲一個黑白相間的圖，或者膜，黑色的像素值爲0，白色爲1。將這個膜和你原本的圖像重合到一起，黑色區域被忽略，僅剩下白色區域，就是這樣。

就像把白色區域的圖像摳出來一樣，”摳圖“就是醃膜Mask最常乾的事。

廢話少說，咱們開始咱們的小實踐吧。

一：普通加水印：圖像加和

先看一下今天要處理的水印圖，一張白底紅字的logo圖：

然後再看一下我們的底圖：

我們要吧logo，也就是水印加到左上角去，首先我們想到的就是在左上角掏個和logo圖片一樣大小的ROI區域出來，然後直接將logo添加到ROI區域裏，來看代碼：

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;
int main()
{
  Mat srcImage, logoImage, dstImage;
  srcImage = imread("1.jpg");//讀取底圖
  logoImage = imread("logo1.jpg");//讀入logo圖片
  //【1】ROI區域與原圖直接混合
  Mat imgROI = srcImage(Rect(20, 20, logoImage.cols, logoImage.rows));  //Rect方法定義ROI,注意寬是：cols；高是rows。
  logoImage.copyTo(imgROI);//將logo圖片拷貝到img的ROI上(注意copyTo函數要求兩圖像大小和類型都相同，否則無效)
  imshow("混合後", srcImage);
  waitKey(0);
  return 0;
}

運行效果如下：

可以看到白色的底並不是我們想要的，所以就需要用到醃膜的相關摳圖，將五個紅色的字”摳“出來。

二：摳圖操作加水印

首先我們要完成的操作就是將這五個字識別出來，也就是摳出來，對於我們這個logo自然很簡單啦，只需要轉灰度，然後閾值化操作一下就可以了：

1，我們先定義一個醃膜Mask，然後將logo圖像轉爲灰度圖像存入到Mask中：

 Mat mask;//定義醃膜
  cvtColor(logoImage, mask, COLOR_BGR2GRAY);//將logo轉成灰度圖

處理後得到如下灰度圖：

2，對醃膜Mask這個圖像矩陣進行取反操作：

bitwise_not(mask, mask);//對mask圖像取反，白色(255)變成黑色(0)

對於上面操作我們需要多加解釋一下。

圖像的基本運算有很多種，比如兩幅圖像可以相加相減、相乘、相除、位運算、平方根、對數、絕對值等；

圖像也可以放大、縮小、旋轉，還可以截取其中的一部分作爲ROI（感興趣區域）進行操作，各個顏色通道還可以分別提取及對各個顏色通道進行各種運算操作。

所以我們自然可以對圖像進行與，或，非，異或等操作啦。

//bitwise_and、bitwise_or、bitwise_xor、bitwise_not這四個按位操作函數。
void bitwise_and(InputArray src1, InputArray src2,OutputArray dst, InputArray mask=noArray());//dst = src1 & src2
void bitwise_or(InputArray src1, InputArray src2,OutputArray dst, InputArray mask=noArray());//dst = src1 | src2
void bitwise_xor(InputArray src1, InputArray src2,OutputArray dst, InputArray mask=noArray());//dst = src1 ^ src2
void bitwise_not(InputArray src, OutputArray dst,InputArray mask=noArray());//dst = ~src

• bitwise_and：對二進制數據進行“與”操作，即對圖像（灰度圖像或彩色圖像均可）每個像素值進行二進制“與”操作，1&1=1，1&0=0，0&1=0，0&0=0
• bitwise_or：對圖像（灰度圖像或彩色圖像均可）每個像素值進行二進制“或”操作，1|1=1，1|0=1，0|1=1，0|0=0
• bitwise_xor：對圖像（灰度圖像或彩色圖像均可）每個像素值進行二進制“異或”操作，1 ^ 1=0,1 ^ 0=1,0 ^ 1=1,0 ^ 0=0
• bitwise_not：對圖像（灰度圖像或彩色圖像均可）每個像素值進行二進制“非”操作，~1=0， ~ 0=1

引用自：
https://blog.csdn.net/u011028345/article/details/77278467

爲什麼要對我們處理後得灰度圖進行取反操作呢？因爲我們開頭說過，在醃膜中黑色無效，白色有效，而我們得灰度圖的底色確實白色的，字確實黑色的，所以進行取反操作，結果如下：

3，對取反後的圖進行閾值化操作，摳出五個字：

threshold(mask, mask, 100, 255, THRESH_BINARY);//對mask進行二值化，將mask進一步處理

得到如下圖所示：

4，進行圖像融合

通過上面步驟，我們得到了如上圖所示的黑底白字的醃膜了，下面就把醃膜加入到圖像融合中去。

Mat imgROI = srcImage(Rect(20, 20, logoImage.cols, logoImage.rows));
 logoImage.copyTo(imgROI, mask); //將logo拷貝到imgROI上，掩碼爲不爲0的部分起作用，爲0的部分不起作用

可以看到copyTo方法中，有第二個參數mask，我們只需要傳給他就可以了，很多現成的函數接口都有圖像醃膜這個參數，現在你知道怎麼用了吧。

來看看效果圖：

是不是變成水印了呢？

三：添加非矩形的Mask區域

我們選取ROI區域一般都是用矩形，所以圈出來的區域都是矩形的，如何添加非矩形的呢？

首先我們讀取我們的logo圖片，爲了觀察方便我們換了如下一個logo：

Mat logo2Image = imread("logo2.jpg");//讀取logo2

需要強調的是，接下來我們的操作都是基於這張logo的大小來進行的：
1，在原圖開出logo大小的ROI區域：

Mat imgROI = srcImage(Rect(20, 20, logo2Image.cols, logo2Image.rows));

2，創建一個同logo一樣大的純黑的醃膜mask：

Mat mask = Mat::zeros(logo2Image.size(), CV_8UC1);

3，在黑色醃膜上畫出一個白色內填充的圓：

circle(mask, Point(mask.rows / 2, mask.cols / 2), 120, Scalar(255), -1, 8);

4，最後就還是一樣的操作，將logo複製到原圖ROI區域中去，並申明醃膜：

logo2Image.copyTo(imgROI, mask);//將logo拷貝到imgROI上，掩碼爲不爲0的部分起作用，爲0的部分不起作用

運行效果如下圖：

雖然有些醜，但好看又不能拿來找對象，所以就這樣叭。

到此，會添加圓形了，其他非規則的形狀就要通過關鍵點來進行確定了，我們只需要將上述步驟中的第三步：在黑色醃膜上畫圓變成畫不規則多邊形就行了，如下：

vector<vector<Point>> contour;
  vector<Point> pts;
  pts.push_back(Point(30, 45));
  pts.push_back(Point(100, 15));
  pts.push_back(Point(300, 145));
  pts.push_back(Point(330, 240));
  pts.push_back(Point(50, 250));
  contour.push_back(pts);
  drawContours(mask, contour, 0, Scalar::all(255), -1);

創建多個點，然後進行輪廓繪製就好了，drawContours這個函數最後傳的參數-1爲線寬，當爲正時爲寬度，爲負則爲向內填充，和畫圓函數類似。

THE END

今天就到這裏了，圖像醃膜這個東西我是看opencv-python的官方文檔時想起來的，然後就想總結一下關於它的一些常規操作，如果有想看官方中文文檔的可以自己去公衆號【行走的機械人】回覆【視覺電子書】，

我看的所有計算機視覺的書都在裏面了：