OpenCV滤波之copyMakeBorder和borderInterpolate .

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在OpenCV滤波算法中，有两个非常重要的基本工具函数，copyMakeBorder和borderInterpolate

copyMakeBorder

函数原型

void copyMakeBorder( const Mat& src, Mat& dst,
int top, int bottom, int left, int right,
int borderType, const Scalar& value=Scalar() );

源码在utils.cpp中

功能

扩充src的边缘，将图像变大，然后以各种外插方式自动填充图像边界,这个函数实际上调用了函数cv::borderInterpolate，这个函数最重要的功能就是为了处理边界，比如均值滤波或者中值滤波中，使用copyMakeBorder将原图稍微放大，然后我们就可以处理边界的情况了

其中：

src,dst:原图与目标图像

top,bottom,left,right分别表示在原图四周扩充边缘的大小

borderType：扩充边缘的类型，就是外插的类型，OpenCV中给出以下几种方式

  * BORDER_REPLICATE
  * BORDER_REFLECT
  * BORDER_REFLECT_101
  * BORDER_WRAP
  * BORDER_CONSTANT

实际中，还有其他的宏定义

//! various border interpolation methods
enum { BORDER_REPLICATE=IPL_BORDER_REPLICATE, BORDER_CONSTANT=IPL_BORDER_CONSTANT,
       BORDER_REFLECT=IPL_BORDER_REFLECT, BORDER_WRAP=IPL_BORDER_WRAP,
       BORDER_REFLECT_101=IPL_BORDER_REFLECT_101,          BORDER_REFLECT101=BORDER_REFLECT_101,
       BORDER_TRANSPARENT=IPL_BORDER_TRANSPARENT,
       BORDER_DEFAULT=BORDER_REFLECT_101, BORDER_ISOLATED=16 };

这几种方式到底什么意思呢？

OpenCV给出了解释：

代码来自源码：filter.cpp

/*
 Various border types, image boundaries are denoted with '|'
 * BORDER_REPLICATE:     aaaaaa|abcdefgh|hhhhhhh
 * BORDER_REFLECT:       fedcba|abcdefgh|hgfedcb
 * BORDER_REFLECT_101:   gfedcb|abcdefgh|gfedcba
 * BORDER_WRAP:          cdefgh|abcdefgh|abcdefg
 * BORDER_CONSTANT:      iiiiii|abcdefgh|iiiiiii  with some specified 'i'
 */

个人觉得OpenCV解释的还是挺形象的

这里我们重点看下面这非常常见的几种

BORDER_REPLICATE：复制法，也就是复制最边缘像素。

如上图，红色区域为src的最边界像素，蓝色区域是扩充的边界，我们将边缘扩大了5个像素(right=5)，蓝色区域的宽度就是5，复制了5次红色区域的值

这种方式也就是OpenCV中的中值滤波medianBlur采用的边界处理方式

BORDER_REFLECT_101：对称法，也就是以最边缘像素为轴，对称。

下面我们看图

绿色区域是src最边界的像素，蓝色区域是我们扩充的5个像素的扩充边界，而红色区域就是蓝色区域在src的对称部分

 这种方式也是OpenCV边界处理的默认方式(BORDER_DEFAULT=BORDER_REFLECT_101)

也是filter2D,blur,GaussianBlur,bilateralFilter的默认处理方式，所以这种方式在边界处理中应用还是非常广泛的

BORDER_CONSTANT：常量法。

常量法就是以一个常量像素值(由参数 value给定)填充扩充的边界值，这种方式在仿射变换，透视变换中非常常见

如下图，

我们使用了默认的value,黑色填充了边界，所以红色区域的扩充的5个像素宽的边界是黑色的

在copyMakeBorder的内部，调用了函数borderInterpolate

borderInterpolate

函数原型

int borderInterpolate( int p, int len, int borderType );

源码在filter.cpp中

功能

根据不同的外插方法(borderType)，如  BORDER_REPLICATE,计算外插像素对应于原图中的1D坐标，一般不单独使用，而在其他函数内部使用，如在copyMakeBorder中使用

其中

p:扩充边缘的像素的坐标(横坐标或者纵坐标)

len:src对于p所在的维的大小

borderType：与函数copyMakeBorder中的意思一样，这里就不重复了

示例：

比如我们在X方向使用BORDER_WRAP边界方式，Y方向采用BORDER_REFLECT_101方式，那么计算扩充边界像素Point(-5,100)对应原图中的位置就是

float val = img.at<float>(borderInterpolate(100, img.rows, BORDER_REFLECT_101),
borderInterpolate(-5, img.cols, BORDER_WRAP));

之前的博客中的滤波算法，没有采用上面的函数，其实，如果采用上面的函数，处理滤波将会非常方便，下面的几篇博客中，我将会修改之前的算法，采用OpenCV提供的函数处理滤波