分离颜色通道&多通道图像融合

梦里梦外; 2022-08-07 08:48 96阅读 0赞

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本系列文章由@浅墨\_毛星云 出品，转载请注明出处。

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作者：毛星云（浅墨） 邮箱： [happylifemxy@163.com][happylifemxy_163.com]

写作当前博文时配套使用的OpenCV版本： 2.4.8

上篇文章中我们讲到了使用addWeighted函数进行图像混合操作，以及将ROI和addWeighted函数结合起来使用，对指定区域进行图像混合操作。

而为了更好的观察一些图像材料的特征，有时需要对RGB三个颜色通道的分量进行分别显示和调整。通过OpenCV的split和merge方法可以很方便的达到目的。

这就是我们这篇文章的主要内容。依然是先看一张截图吧：

![SouthEast][]

# 一、分离颜色通道 #

就让我们来详细介绍一下这两个互为冤家的函数。首先是进行通道分离的split函数。

## <1>split函数详解 ##

将一个多通道数组分离成几个单通道数组。ps：这里的array按语境译为数组或者阵列。

这个split函数的C++版本有两个原型，他们分别是：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain] [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  C++: **void** split(**const** Mat& src, Mat\*mvbegin); 
2.  C++: **void** split(InputArray m,OutputArrayOfArrays mv);

关于变量介绍：

*  第一个参数，InputArray类型的m或者const Mat&类型的src，填我们需要进行分离的多通道数组。
 *  第二个参数，OutputArrayOfArrays类型的mv，填函数的输出数组或者输出的vector容器。

就如上一节中讲到方法一样，这里的OutputArrayOfArrays我们通过【转到定义】大法，可以查到它是\_OutputArray的引用，那么我们在源代码中再次通过【转到定义】看到\_OutputArray类的原型，即是OutputArrayOfArrays的原型：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain] [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  **class** CV\_EXPORTS \_OutputArray : public\_InputArray 
2.  \{ 
3.  **public**: 
4.   \_OutputArray(); 
5.  
6.   \_OutputArray(Mat& m); 
7.  **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(vector<\_Tp>& vec); 
8.  **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(vector<vector<\_Tp>>& vec); 
9.   \_OutputArray(vector<Mat>& vec); 
10. **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(vector<Mat\_<\_Tp>>& vec); 
11. **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(Mat\_<\_Tp>& m); 
12. **template**<**typename** \_Tp, **int** m, **int** n> \_OutputArray(Matx<\_Tp, m,n>& matx); 
13. **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(\_Tp\* vec, **int** n); 
14.  \_OutputArray(gpu::GpuMat& d\_mat); 
15.  \_OutputArray(ogl::Buffer& buf); 
16.  \_OutputArray(ogl::Texture2D& tex); 
17. 
18.  \_OutputArray(constMat& m); 
19. **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(**const** vector<\_Tp>&vec); 
20. **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(constvector<vector<\_Tp> >& vec); 
21.  \_OutputArray(**const** vector<Mat>& vec); 
22. **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(**const** vector<Mat\_<\_Tp>>& vec); 
23. **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(**const** Mat\_<\_Tp>& m); 
24. **template**<**typename** \_Tp, **int** m, **int** n> \_OutputArray(constMatx<\_Tp, m, n>& matx); 
25. **template**<**typename** \_Tp> \_OutputArray(**const** \_Tp\* vec, **int** n); 
26.  \_OutputArray(**const** gpu::GpuMat& d\_mat); 
27.  \_OutputArray(**const** ogl::Buffer& buf); 
28.  \_OutputArray(**const** ogl::Texture2D& tex); 
29. 
30. **virtual****bool** fixedSize() **const**; 
31. **virtual****bool** fixedType() **const**; 
32. **virtual****bool** needed() **const**; 
33. **virtual** Mat& getMatRef(**int** i=-1) **const**; 
34. /\*virtual\*/ gpu::GpuMat& getGpuMatRef() **const**; 
35. /\*virtual\*/ ogl::Buffer& getOGlBufferRef() **const**; 
36. /\*virtual\*/ ogl::Texture2D& getOGlTexture2DRef() **const**; 
37. **virtual****void** create(Size sz, **int** type, **int** i=-1, **bool** allowTransposed=**false**,**int** fixedDepthMask=0) **const**; 
38. **virtual****void** create(**int** rows, **int** cols, **int** type, **int** i=-1, boolallowTransposed=**false**, **int** fixedDepthMask=0) **const**; 
39. **virtual****void** create(**int** dims, **const****int**\* size, **int** type, **int** i=-1, boolallowTransposed=**false**, **int** fixedDepthMask=0) **const**; 
40. **virtual****void** release() **const**; 
41. **virtual****void** clear() **const**; 
42. 
43. \#ifdefOPENCV\_CAN\_BREAK\_BINARY\_COMPATIBILITY
44. **virtual** ~\_OutputArray(); 
45. \#endif
46. \};

类体中还是有不少内容的，其实注意到里面是定义的各种模板，重载的各种构造函数就可以了。

好了，穿越完OutputArrayOfArrays的介绍，我们继续讲解split。

split函数分割多通道数组转换成独立的单通道数组，按公式来看就是这样：

![SouthEast 1][]

最后看一个示例吧：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain] [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  Mat srcImage; 
2.  Mat imageROI; 
3.  vector<Mat> channels; 
4.  srcImage= cv::imread("dota.jpg"); 
5.  // 把一个3通道图像转换成3个单通道图像
6.  split(srcImage,channels);//分离色彩通道
7.   imageROI=channels.at(0); 
8.   addWeighted(imageROI(Rect(385,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0, 
9.   logoImage,0.5,0.,imageROI(Rect(385,250,logoImage.cols,logoImage.rows))); 
10. 
11.  merge(channels,srcImage4); 
12. 
13.  namedWindow("sample"); 
14.  imshow("sample",srcImage);

将一个多通道数组分离成几个单通道数组的split()函数的内容大概就是这些了，下面我们来看一下和他亲如手足或者说是他的死对头——merge()函数。

## <2>merge函数详解 ##

merge()函数的功能是split()函数的逆向操作，将多个数组组合合并成一个多通道的数组。

它通过组合一些给定的单通道数组，将这些孤立的单通道数组合并成一个多通道的数组，从而创建出一个由多个单通道阵列组成的多通道阵列。它有两个基于C++的函数原型：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain] [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  C++: **void** merge(**const** Mat\* mv, size\_tcount, OutputArray dst) 
2.  C++: **void** merge(InputArrayOfArrays mv,OutputArray dst)

*  第一个参数，mv，填需要被合并的输入矩阵或vector容器的阵列，这个mv参数中所有的矩阵必须有着一样的尺寸和深度。
 *  第二个参数，count，当mv为一个空白的C数组时，代表输入矩阵的个数，这个参数显然必须大于1.
 *  第三个参数，dst，即输出矩阵，和mv\[0\]拥有一样的尺寸和深度，并且通道的数量是矩阵阵列中的通道的总数。

函数解析：

merge函数的功能是将一些数组合并成一个多通道的数组。关于组合的细节，输出矩阵中的每个元素都将是输出数组的串接，其中，第i个输入数组的元素被视为mv\[i\]。 c一般用其中的Mat::at（）方法对某个通道进行存取,也就是这样用channels.at(0)。

PS: Mat::at（）方法，返回一个引用到指定的数组元素。注意是引用，相当于两者等价，修改其中一个另一个跟着变。

来一个示例吧：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain] [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  vector<Mat> channels; 
2.  Mat imageBlueChannel; 
3.  Mat imageGreenChannel; 
4.  Mat imageRedChannel; 
5.  srcImage4= imread("dota.jpg"); 
6.  // 把一个3通道图像转换成3个单通道图像
7.  split(srcImage4,channels);//分离色彩通道
8.  imageBlueChannel = channels.at(0); 
9.  imageGreenChannel = channels.at(1); 
10. imageRedChannel = channels.at(2);

上面的代码先做了相关的类型声明，然后把载入的3通道图像转换成3个单通道图像，放到vector<Mat>类型的channels中，接着进行引用赋值。

根据OpenCV的BGR色彩空间（bule，Green，Red，蓝绿红），其中channels.at(0)就表示引用取出channels中的蓝色分量，channels.at(1)就表示引用取出channels中的绿色色分量，channels.at(2)就表示引用取出channels中的红色分量。

一对做相反操作的plit()函数和merge()函数和用法就是这些了。另外提一点，如果我们需要从多通道数组中提取出特定的单通道数组，或者说实现一些复杂的通道组合，可以使用mixChannels()函数。

# 二、多通道图像混合示例程序 #

依然是每篇文章都会配给大家的一个详细注释的示例程序，把这篇文章中介绍的知识点以代码为载体，展现给大家。

本篇文章中，我们把多通道图像混合的实现代码封装在了名为MultiChannelBlending()的函数中。直接上代码吧：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain] [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

1.  //-----------------------------------【程序说明】----------------------------------------------
2.  // 程序名称:：【OpenCV入门教程之四】分离颜色通道&多通道图像混合 配套源码
3.  // VS2010版 OpenCV版本：2.4.8
4.  // 2014年3月13 日 Create by 浅墨
5.  // 图片素材出处：dota2原画 dota2logo 
6.  // 浅墨的微博：@浅墨\_毛星云
7.  //------------------------------------------------------------------------------------------------
8.  
9.  //-----------------------------------【头文件包含部分】---------------------------------------
10. // 描述：包含程序所依赖的头文件
11. //---------------------------------------------------------------------------------------------- 
12. \#include <cv.h>
13. \#include <highgui.h>
14. \#include <iostream>
15. 
16. //-----------------------------------【命名空间声明部分】---------------------------------------
17. // 描述：包含程序所使用的命名空间
18. //----------------------------------------------------------------------------------------------- 
19. **using****namespace** cv; 
20. **using****namespace** std; 
21. 
22. 
23. //-----------------------------------【全局函数声明部分】--------------------------------------
24. // 描述：全局函数声明
25. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
26. **bool** MultiChannelBlending(); 
27. 
28. //-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
29. // 描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
30. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
31. **int** main( ) 
32. \{ 
33.  system("color5E"); 
34. 
35. **if**(MultiChannelBlending()) 
36.  \{ 
37.  cout<<endl<<"嗯。好了，得出了你需要的混合值图像~"; 
38.  \} 
39. 
40.  waitKey(0); 
41.  return0; 
42. \} 
43. 
44. 
45. //-----------------------------【MultiChannelBlending( )函数】--------------------------------
46. // 描述：多通道混合的实现函数
47. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
48. **bool** MultiChannelBlending() 
49. \{ 
50. //【0】定义相关变量
51.  MatsrcImage; 
52.  MatlogoImage; 
53.  vector<Mat>channels; 
54.  Mat imageBlueChannel; 
55. 
56. //=================【蓝色通道部分】=================
57. // 描述：多通道混合-蓝色分量部分
58. //============================================
59. 
60. //【1】读入图片
61.  logoImage=imread("dota\_logo.jpg",0); 
62.  srcImage=imread("dota\_jugg.jpg"); 
63. 
64. **if**(!logoImage.data ) \{ printf("Oh，no，读取logoImage错误~！\\n"); **return****false**; \} 
65. **if**(!srcImage.data ) \{ printf("Oh，no，读取srcImage错误~！\\n"); **return****false**; \} 
66. 
67. //【2】把一个3通道图像转换成3个单通道图像
68.  split(srcImage,channels);//分离色彩通道
69. 
70. //【3】将原图的蓝色通道引用返回给imageBlueChannel，注意是引用，相当于两者等价，修改其中一个另一个跟着变
71.  imageBlueChannel=channels.at(0); 
72. //【4】将原图的蓝色通道的（500,250）坐标处右下方的一块区域和logo图进行加权操作，将得到的混合结果存到imageBlueChannel中
73.  addWeighted(imageBlueChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0, 
74.  logoImage,0.5,0,imageBlueChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows))); 
75. 
76. //【5】将三个单通道重新合并成一个三通道
77.  merge(channels,srcImage); 
78. 
79. //【6】显示效果图
80.  namedWindow("<1>游戏原画+logo蓝色通道 by浅墨"); 
81.  imshow("<1>游戏原画+logo蓝色通道 by浅墨",srcImage); 
82. 
83. 
84. //=================【绿色通道部分】=================
85. // 描述：多通道混合-绿色分量部分
86. //============================================
87. 
88. //【0】定义相关变量
89.  Mat imageGreenChannel; 
90. 
91. //【1】重新读入图片
92.  logoImage=imread("dota\_logo.jpg",0); 
93.  srcImage=imread("dota\_jugg.jpg"); 
94. 
95. **if**(!logoImage.data ) \{ printf("Oh，no，读取logoImage错误~！\\n"); **return****false**; \} 
96. **if**(!srcImage.data ) \{ printf("Oh，no，读取srcImage错误~！\\n"); **return****false**; \} 
97. 
98. //【2】将一个三通道图像转换成三个单通道图像
99.  split(srcImage,channels);//分离色彩通道
100. 
101. //【3】将原图的绿色通道的引用返回给imageBlueChannel，注意是引用，相当于两者等价，修改其中一个另一个跟着变
102.  imageGreenChannel=channels.at(1); 
103. //【4】将原图的绿色通道的（500,250）坐标处右下方的一块区域和logo图进行加权操作，将得到的混合结果存到imageGreenChannel中
104.  addWeighted(imageGreenChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0, 
105.  logoImage,0.5,0.,imageGreenChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows))); 
106. 
107. //【5】将三个独立的单通道重新合并成一个三通道
108.  merge(channels,srcImage); 
109. 
110. //【6】显示效果图
111.  namedWindow("<2>游戏原画+logo绿色通道 by浅墨"); 
112.  imshow("<2>游戏原画+logo绿色通道 by浅墨",srcImage); 
113. 
114. 
115. 
116. //=================【红色通道部分】=================
117. // 描述：多通道混合-红色分量部分
118. //============================================
119. 
120. //【0】定义相关变量
121.  Mat imageRedChannel; 
122. 
123. //【1】重新读入图片
124.  logoImage=imread("dota\_logo.jpg",0); 
125.  srcImage=imread("dota\_jugg.jpg"); 
126. 
127. **if**(!logoImage.data ) \{ printf("Oh，no，读取logoImage错误~！\\n"); **return****false**; \} 
128. **if**(!srcImage.data ) \{ printf("Oh，no，读取srcImage错误~！\\n"); **return****false**; \} 
129. 
130. //【2】将一个三通道图像转换成三个单通道图像
131.  split(srcImage,channels);//分离色彩通道
132. 
133. //【3】将原图的红色通道引用返回给imageBlueChannel，注意是引用，相当于两者等价，修改其中一个另一个跟着变
134.  imageRedChannel=channels.at(2); 
135. //【4】将原图的红色通道的（500,250）坐标处右下方的一块区域和logo图进行加权操作，将得到的混合结果存到imageRedChannel中
136.  addWeighted(imageRedChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows)),1.0, 
137.  logoImage,0.5,0.,imageRedChannel(Rect(500,250,logoImage.cols,logoImage.rows))); 
138. 
139. //【5】将三个独立的单通道重新合并成一个三通道
140.  merge(channels,srcImage); 
141. 
142. //【6】显示效果图
143.  namedWindow("<3>游戏原画+logo红色通道 by浅墨"); 
144.  imshow("<3>游戏原画+logo红色通道 by浅墨",srcImage); 
145. 
146.  returntrue; 
147. \}

可以发现，其实多通道混合的实现函数中的代码大体分成三部分，分别对蓝绿红三个通道进行处理，唯一不同的地方是在取通道分量时取的是channels.at(0)，channels.at(1)还是channels.at(2)。

嗯，下面看一下运行截图：

![SouthEast 2][]

![SouthEast 3][]

![SouthEast 4][]

嗯，本篇文章到这里就基本结束了，最后放出本篇文章配套示例程序的下载地址。

本篇文章的配套源代码请点击这里下载：

[**【浅墨OpenCV入门教程之五】配套源代码下载**][OpenCV]

OK，本节的内容大概就是这些，我们下篇文章见：）

![SouthEast 5][]

[Link 1]: http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/19809337
[http_blog.csdn.net_poem_qianmo_article_details_21176257]: http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/21176257
[happylifemxy_163.com]: mailto:happylifemxy@163.com
[SouthEast]: /images/20220805/3a70450eb1074577b3dc1698b48903fa.png
[view plain]: http://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/21176257#
[CODE]: https://code.csdn.net/assets/CODE_ico.png
[CODE_CODE]: https://code.csdn.net/snippets/233837
[ico_fork.svg]: https://code.csdn.net/assets/ico_fork.svg
[ico_fork.svg 1]: https://code.csdn.net/snippets/233837/fork
[SouthEast 1]: /images/20220805/728db69dcc27441d99abc918fd64a12c.png
[SouthEast 2]: /images/20220805/9a894a26cfef4fb2b8c6c2024c87e3f2.png
[SouthEast 3]: /images/20220805/8090a97287f043c0a0b82f2ebba56c6c.png
[SouthEast 4]: /images/20220805/8260b17abeaf4a1fb83334da5cc933de.png
[OpenCV]: http://download.csdn.net/detail/zhmxy555/7035513
[SouthEast 5]: /images/20220805/38f299e008eb42849d7e9db5a61d4a8a.png