opencv基础:图像金字塔1. 目标在本教程中，将学习如何：使用 OpenCV 函数pyrUp()和pyrDown

1. 目标

在本教程中，将学习如何：

使用 OpenCV 函数pyrUp()和pyrDown()对图像进行下采样或上采样。

2. 理论

笔记

下面的解释来自于Bradski 和 Kaehler的《Learning OpenCV 》一书。
以下两种做法可以将图像转换为不同的大小：
1. 上采样图像（放大）
2. 下采样图像（缩小）
虽然OpenCV 中有一个几何变换函数可以调整图像大小（ resize，将在以后的文章中展示），但在本节中，只会分析图像金字塔的使用，它被广泛应用于视觉应用。

图像金字塔

图像金字塔是图像的集合——所有图像都来自单个原始图像——这些图像被连续下采样，直到达到某个所需的停止点。
有两种常见的图像金字塔：
- 高斯金字塔： 用于对图像进行下采样
- 拉普拉斯金字塔： 用于从底部金字塔的图像（分辨率较低）重建上采样图像
在本文中，将使用高斯金字塔。

高斯金字塔

将金字塔想象成一组层，其中层越高，尺寸越小。
层都是从下到上编号的，所以层(i+1)（ $G_{i+1}$ 小于层i(即 $G_i$ ).
在高斯金字塔中为了生成层(i+1)，需要执行以下操作：
- 将 $G_i$ 与高斯核卷积：
$\frac{1}{256} \begin{bmatrix}$

1 & 4 & 6 & 4 & 1\
4 & 16 & 24 & 16 & 4\ 6 & 24 & 36 & 24 & 6\ 4 & 16 & 24 & 16 & 4\ 1 & 4 & 6 & 4 & 1\ \end{bmatrix} $$

-   删除每个偶数行和列。

生成的图像正好是其前身的四分之一。在输入图像G0（原始图像）上迭代这个过程产生整个金字塔。
上述过程对于对图像进行下采样很有用。如果想让图像变大怎么办？：用零填充的列（0)
- 首先，将图像在每个维度上放大到原始图像的两倍，对新的偶数行
- 使用上面显示的相同内核执行卷积（乘以 4）以近似“缺失像素”的值
这两个过程（如上所述的下采样和上采样）由 OpenCV 函数pyrUp()和pyrDown() 实现，将在下面的代码示例中看到：
笔记

当减小图像的大小时，实际上是在丢失图像的信息。

3. 代码

代码如下所示。

从这里下载代码


#include "iostream"
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
using namespace std;
using namespace cv;
const char* window_name = "Pyramids Demo";
int main( int argc, char** argv )
{
    cout << "\n Zoom In-Out demo \n "
            "------------------  \n"
            " * [i] -> Zoom in   \n"
            " * [o] -> Zoom out  \n"
            " * [ESC] -> Close program \n" << endl;
    const char* filename = argc >=2 ? argv[1] : "chicky_512.png";
    // Loads an image
    Mat src = imread( samples::findFile( filename ) );
    // Check if image is loaded fine
    if(src.empty()){
        printf(" Error opening image\n");
        printf(" Program Arguments: [image_name -- default chicky_512.png] \n");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    for(;;)
    {
        imshow( window_name, src );
        char c = (char)waitKey(0);
        if( c == 27 )
        { break; }
        else if( c == 'i' )
        { pyrUp( src, src, Size( src.cols*2, src.rows*2 ) );
            printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
        }
        else if( c == 'o' )
        { pyrDown( src, src, Size( src.cols/2, src.rows/2 ) );
            printf( "** Zoom Out: Image / 2 \n" );
        }
    }
    return EXIT_SUCCESS;
}

4. 代码解释

下边分析一下代码的主干：

4.1 加载图像


 const char* filename = argc >=2 ? argv[1] : "chicky_512.png";
    // Loads an image
    Mat src = imread( samples::findFile( filename ) );
    // Check if image is loaded fine
    if(src.empty()){
        printf(" Error opening image\n");
        printf(" Program Arguments: [image_name -- default chicky_512.png] \n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

4.2 创建窗口


 imshow( window_name, src );

4.3 主循环


for(;;)
    {
        imshow( window_name, src );
        char c = (char)waitKey(0);
        if( c == 27 )
        { break; }
        else if( c == 'i' )
        { pyrUp( src, src, Size( src.cols*2, src.rows*2 ) );
            printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
        }
        else if( c == 'o' )
        { pyrDown( src, src, Size( src.cols/2, src.rows/2 ) );
            printf( "** Zoom Out: Image / 2 \n" );
        }
    }

执行无限循环等待用户输入。如果用户按下ESC ，程序就会退出。此外，它有两种选择：

执行上采样 - 放大（按“i”后）

使用带有三个参数的函数pyrUp() ：
- src：当前和目标图像（显示在屏幕上，应该是输入图像的两倍）
- Size( tmp.cols2, tmp.rows2 ) ：目标大小。上采样，因此 pyrUp() 期望大小是输入图像的两倍（在本例中为src）。


else if( c == 'i' )
{ pyrUp( src, src, Size( src.cols*2, src.rows*2 ) );
            printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
}

执行下采样 - 缩小（按“o”后）

使用带有三个参数的函数pyrDown()（类似于pyrUp()）：
- src：当前和目标图像（显示在屏幕上，应该是输入图像的一半）
- 大小（tmp.cols/2, tmp.rows/2） ：目标大小。下采样，因此 pyrDown()期望输入图像大小的一半（在本例中为src）。


else if( c == 'o' )
{ pyrDown( src, src, Size( src.cols/2, src.rows/2 ) );
            printf( "** Zoom Out: Image / 2 \n" );
}

请注意，输入图像大小可以整除2（在两个维度上）是很重要的。否则，将会错误。

5. 结果

该程序默认调用文件夹中的图像chicky_512.pngsamples/data。图像大小是512×512，因此下采样不会产生任何错误（ $512=2^9$ ）。原图如下所示：
首先，通过按“d”应用两个连续的pyrDown()操作。输出是：
由于正在减小图像的大小，会丢失一些分辨率。在应用pyrUp() 两次（通过按 'u'）后很明显。现在输出是：

原文地址