OpenCV实现图像金字塔

目的：

使用OpenCV中的函数 cv::pyrUp 和 cv::pyrDown 对给定的图像下采样和上采样（downsample 和 upsample）.

理论

• 一般需要把图像的尺寸调整为和原图不一样的大小。有两种方法:
  1. Upsize（扩大） the image (zoom in) or
  2. Downsize（缩小） it (zoom out).
• OpenCV 中存也有一个几何变换函数 cv::resize 。本节将分析在图像视觉中广泛使用的图像金字塔中的使用。

图像金字塔

• 图像金字塔是一组图像的集合－－从一个单一的原始图像开始，依次下采样直到达到预期的条件为止
• 有两种常见的图像金字塔类型:

Gaussian pyramid:　用于降采样图像
Laplacian pyramid:　用于从图像金字塔较低层(分辨率较低)重建上采样图像

• 在本教程中，我们将使用高斯金字塔。

高斯金字塔（Gaussian Pyramid）

图像金字塔有一系列的层构成，层越高尺寸越小。

• 
  
• 每一层从低到顶编号，所以层 (i+1) (denoted as Gi+1 ）比层i ( Gi)小.

• 在高斯金字塔中生成层(i+1) ,需要按照如下步骤:

  • 对 Gi 用高斯核卷积:
  116⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢1464141624164624362464162416414641⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥
  • 删除每一个偶数行和列.
• 可以注意到结果图像的面积是上一层面积的四分之一.对输入图像G0 (原始图像)迭代这个过程得到整个金字塔。
• 以上处理过程为对一个图像下采样. 如果想让它变大?: 用０来填充列
  • First, upsize the image to twice the original in each dimension, wit the new even rows and
  • Perform a convolution with the same kernel shown above (multiplied by 4) to approximate the values of the "missing pixels"
• 这两个程序（下采样和上采样）由OpenCV函数实现cv:：pyrup和ｃｖ：：pyrdown， 例子见下面代码
  

备注

减少图像的大小,会导致图像信息的丢失.

代码

 	/**
	* @file Pyramids.cpp
	* @brief Sample code of image pyramids (pyrDown and pyrUp)
	* @author OpenCV team
	*/
	
	#include "opencv2/imgproc.hpp"
	#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
	#include "opencv2/highgui.hpp"
	
	using namespace cv;
	
	/// Global variables
	Mat src, dst, tmp;
	
	const char* window_name = "Pyramids Demo";
	
	
	/**
	* @function main
	*/
	int main( void )
	{
	/// General instructions
	printf( "\n Zoom In-Out demo \n " );
	printf( "------------------ \n" );
	printf( " * [u] -> Zoom in \n" );
	printf( " * [d] -> Zoom out \n" );
	printf( " * [ESC] -> Close program \n \n" );
	
	//![load]
	src = imread( "../data/chicky_512.png" ); // Loads the test image
	if( src.empty() )
	{ printf(" No data! -- Exiting the program \n");
	return -1; }
	//![load]
	
	tmp = src;
	dst = tmp;
	
	//![create_window]
	imshow( window_name, dst );
	//![create_window]
	
	//![infinite_loop]
	for(;;)
	{
	int c;
	c = waitKey(0);
	
	if( (char)c == 27 )
	{ break; }
	if( (char)c == 'u' )
	{
	//![pyrup]
	pyrUp( tmp, dst, Size( tmp.cols*2, tmp.rows*2 ) );
	//![pyrup]
	printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
	}
	else if( (char)c == 'd' )
	{
	//![pyrdown]
	pyrDown( tmp, dst, Size( tmp.cols/2, tmp.rows/2 ) );
	//![pyrdown]
	printf( "** Zoom Out: Image / 2 \n" );
	}
	
	imshow( window_name, dst );
	
	//![update_tmp]
	tmp = dst;
	//![update_tmp]
	}
	//![infinite_loop]
	
	return 0;
	}

结果

• 图像 chicky_512.jpg 大小为512×512, 下采样不会产生任何错误( 512=29). 原图如下

  
  

• 首先，连续两次使用 cv::pyrDown ，通过按键'd'实现.输出如下:

  
  

• 注意到由于降采样已经丢失了一些信息. 这个在使用两次 cv::pyrUp 后可以看到 (按键 'u'). 结果如下:

•