十五、OpenCV中的图像浮雕技术

一、浮雕的基本概念

  浮雕效果（Embossing） 本质上是一种基于边缘检测的图像滤波，它通过增强图像的亮度变化方向（梯度），模拟出“光照从某个方向照射”形成的明暗凹凸感。

浮雕滤波器会：

• 强化图像的边缘信息；
• 让一个方向的边缘变亮，反方向的边缘变暗；
• 使平坦区域接近灰色，从而模拟凹凸感。

二、原理与常用卷积核

浮雕是通过卷积实现的。
常用的浮雕卷积核（Emboss Kernel）如下（以灰度图为例）：

从左上到右下的浮雕方向：

[-2 -1  0
 -1  1  1
  0  1  2]

从右上到左下的浮雕方向：

[ 0  1  2
 -1  1  1
 -2 -1  0]

该卷积核的作用是：

• 对图像进行方向性差分；
• 将某个方向的像素强化（亮），另一个方向的像素削弱（暗）。

卷积后的像素值范围可能会超出 [0,255]，所以需要加上灰度偏移（通常加上 128）让图像回到可显示范围。

三、OpenCV 实现步骤

1. 读取图像
2. 转换为灰度图
3. 定义浮雕卷积核
4. 使用 filter2D() 卷积
5. 加上灰度偏移
6. 显示结果

完整示例代码：

#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{
    // 1. 读取原图
    Mat src = imread("example.jpg");
    if (src.empty()) {
        cout << "无法读取图像!" << endl;
        return -1;
    }

    // 2. 转为灰度图
    Mat gray;
    cvtColor(src, gray, COLOR_BGR2GRAY);

    // 3. 定义浮雕卷积核（从左上到右下）
    Mat kernel = (Mat_<float>(3,3) << -2, -1, 0,
                                      -1,  1, 1,
                                       0,  1, 2);

    // 4. 卷积
    Mat embossed;
    filter2D(gray, embossed, CV_32F, kernel);

    // 5. 加偏移并裁剪到[0,255]
    embossed = embossed + 128;
    embossed.convertTo(embossed, CV_8U);

    // 6. 显示结果
    imshow("Original", gray);
    imshow("Embossed", embossed);
    waitKey(0);
    return 0;
}