【opencv学习笔记】014之上采样与降采样

小咪咪 2021-08-26 20:58 488阅读 0赞

**目录**

一、前言

二、图像金字塔

1、聊个题外话

2、图像金字塔

3、上采样与降采样

1.高斯金字塔

2.高斯不同

3.拉普拉斯金字塔

4.API

5.代码展示

6.执行结果

7.先降采样再上采样

8.执行结果

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# 一、前言 #

继续填坑。

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![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NodWl5aXhpbg_size_36_color_FF36FF_t_70][]

# 二、图像金字塔 #

## 1、聊个题外话 ##

大家对金字塔的印象是什么。

欢迎大家评论。对于我来说，金字塔的印象：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NodWl5aXhpbg_size_26_color_F75FFF_t_70][] 迪迦出现的地方

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NodWl5aXhpbg_size_26_color_FFF74F_t_70][] 法老的陵墓

## 2、图像金字塔 ##

不管是那种金字塔，说白了都是四棱锥，大家看下图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NodWl5aXhpbg_size_36_color_FF75FF_t_70][]

这个也可以看做金字塔，如果我们把一个小方格当成一个二值图像的像素，那么我们可以从最底层变到最高层，也可以从最高层变到最底层。那如果这是一个图像的话，从上往下，我们就实现了图像的放大，从下往上就实现了图像的缩小。

> 所以在图像中，我们可以利用这样的四棱锥进行进行图像的缩放，我们将这个四棱锥称之为：**图像金字塔**。
> 
> 而图像的放大与缩小分别称之为**上采样**和**降采样或下采样**。

## 3、上采样与降采样 ##

通过上面，我们知道，

> 上采样就是放大图像，通过放大图像，我们可以增加图像的像素，从而可以得到更高的分辨率。
> 
> 降采样就是缩小图像，通过缩小图像，我们可以减少图像的像素，一方面，我们可以生成对应图像的缩略图，另一方面，我们可以减少图像的大小，节约内存。

但是我们通过上采样的得到的图，和经过缩小的图像的原图还是有区别的，因为我们很难真正获得图像的原始位置的像素，所以通过上采样得到的图，可能会看着不是那么清晰，那么流畅，图像质量不是那么的好。

接下来我们着重讲两个图像金字塔：**高斯金字塔**和**拉普拉斯金字塔**。

### 1.高斯金字塔 ###

高斯金字塔是从底向上，用于对图像进行降采样。高斯金字塔对原图像删除偶数行与列，即得到降采样之后上一层的图片。所以经过一次高斯金字塔，图像的行列变为原来的1/2 。

具体的步骤分为两步：

> 1.进行高斯模糊
> 
> 2.删除当前层的偶数行与列。

### 2.高斯不同 ###

**把同一张图像在不同的参数下做高斯模糊之后的结果相减，得到的输出图像**。称为高斯不同（Difference of Gaussian-DOG）。

高斯不同是图像的内在特征，在灰度图像增强、角点检测中经常用到。

### 3.拉普拉斯金字塔 ###

拉普拉斯金字塔很高斯金字塔不同，是用其上层的图像，获得其下层的图像，比如我们可以通过高斯金字塔进行图像的降采样，然后我们可以使用拉普拉斯金字塔进行图像的上采样。

### 4.API ###

图像的上采样API如下：

void pyrUp( 
        InputArray src, 
        OutputArray dst,                         
        const Size& dstsize = Size(), 
        int borderType = BORDER_DEFAULT 
    );

函数参数含义如下：

> （1）InputArray类型的src ，输入图像。
> 
> （2）OutputArray类型的dst ，输出图像，图像的大小是规定的（根据参数3）和输入图像有相同的类型。
> 
> （3）Size类型的指针dstsize ，设定的输出图像大小。
> 
> （4）int类型的borderType ，像素外推方法，请参见cv：：BorderTypes（仅支持BORDER\_DEFAULT）。

图像的降采样API如下：

void pyrDown( 
        InputArray src, 
        OutputArray dst,                         
        const Size& dstsize = Size(), 
        int borderType = BORDER_DEFAULT 
    );

函数参数含义如下：

上采样函数和降采样函数的图像一般在使用过程中，我们只设置前三个参数。

### 5.代码展示 ###

讲完API，我们看一个具体的例子。

#include<iostream>
    #include<opencv2/opencv.hpp>
    
    using namespace std;
    using namespace cv;
    
    int main()
    {
    	Mat img, src;
    	img = imread("E:/image/girl3.png");
    	if (!img.data)
    	{
    		cout << "could not load image !";
    		return -1;
    	}
    	imshow("show img", img);
    	pyrUp(img, src, Size(img.cols * 2, img.rows * 2));
    	imshow("output up image", src);
    	pyrDown(img, src, Size(img.cols/2, img.rows/2));
    	imshow("output down image", src);
    
    	waitKey(0);
    	return 0;
    }

### 6.执行结果 ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NodWl5aXhpbg_size_26_color_F75FFF_t_70 1][] 原图

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NodWl5aXhpbg_size_13_color_F75FFF_t_70][] 降采样后的图像

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NodWl5aXhpbg_size_52_color_79FFFF_t_70][] 上采样后的图像

我们发现，通过上采样的图像，除了尺寸变大，还变得模糊了。那我们可以尝试一下，先通过降采样，再进行上采样会如何呢？

### 7.先降采样再上采样 ###

讲完API，我们看一个具体的例子。

#include<iostream>
    #include<opencv2/opencv.hpp>
    
    using namespace std;
    using namespace cv;
    
    int main()
    {
    	Mat img;
    	img = imread("E:/image/girl3.png");
    	if (!img.data)
    	{
    		cout << "could not load image !";
    		return -1;
    	}
    	imshow("show img", img);
    	
            pyrDown(img, img, Size(img.cols / 2, img.rows / 2));
    	pyrUp(img, img, Size(img.cols * 2, img.rows * 2));
    	imshow("output down image", img);
    
    	waitKey(0);
    	return 0;
    }

### 8.执行结果 ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NodWl5aXhpbg_size_26_color_F75FFF_t_70 1][] 原图

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NodWl5aXhpbg_size_26_color_FF76FF_t_70][] 先降采样再上采样

朦胧的感觉，哈哈是不是以后我们想让图片有朦胧美的时候就不用再用PS了呢，用opencv多高逼格对吧！

今天的内容就讲到这里啦，希望大家能够多多练习，才能真正学懂啊！

[OpenCV_https_blog.csdn.net_shuiyixin_article_category_7581855]: https://blog.csdn.net/shuiyixin/article/category/7581855
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