opencv-圖像金字塔-上采樣-下采樣

本文主要實作對輸入圖像的上采樣和下采樣操作，使用到pyrUP和pyrDown兩個函數來對分别對圖像進行上采樣和下采樣。

圖像金字塔是一系列圖像集合，它們從源圖像連續的進行下采樣，直到需要的位置才停止操作。

兩種常見的圖像金子塔如下所述：

1.高斯金字塔：用于下采樣圖像。

2.拉普拉斯金字塔：用于把下層低分辨率的圖像進行上采樣重建。

本文用到的是高斯金字塔。

1）高斯金字塔圖形如下所示，越往上，圖像的分辨率（大小）越小。

2）每層的計數從底層開始，即（i+1），注：Gi+1要比Gi層分辨率小！

3）産生i+1層的操作如下所述：

首先，用高斯核和Gi層進行卷積，高斯核大小為16*16；

然後，移走每個偶數行和列。

4）很容易觀測到處理的結果即是前一層的1/4。從G0(原始輸入圖像)遞歸這個處理過程，就可以産生整個金字塔。

5）上面所述的處理過程很适合應用到對圖像的下采樣操作。

如果我們想使圖像變的大一些，怎麼辦呢？

首先，增大圖像的每個次元（一般為高度和寬度）為原來的兩倍。把新的偶數行和列置零。

然後，用上面使用的高斯核進行卷積操作，記得要乘以4，以此來逼近丢失的像素值。

上面所述的兩個處理過程，即對圖像的下采樣和上采樣，本文用pyrUp和pyrDown兩個函數來實作。

具體實作代碼如下所示：

#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

using namespace cv;

//全局變量
Mat src, dst, tmp;

const char* window_name = "Pyramids Demo";

int main( void )
{
  //函數功能資訊
  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" );

  //測試圖像必須是2^(n)
  src = imread("D:\\lena.bmp");
  if( !src.data )
    { printf(" No data! -- Exiting the program \n");
      return -1; }

  tmp = src;
  dst = tmp;//交換圖像資訊

  //建立輸出顯示視窗
  namedWindow( window_name, CV_WINDOW_AUTOSIZE );
  imshow( window_name, dst );

  //循環操作
  for(;;)
  {
    int c;
    c = waitKey(10);

    if( (char)c == 27 )//按下鍵盤的"ESC"退出程式
      { break; }


    if( (char)c == 'u' )//按下鍵盤的"u"進行上采樣操作
      { 
      //tmp:原圖像 ，dst:輸出圖像，是原圖像的兩倍，
      //Size:dst圖像的大小,行和列擴大2倍
      pyrUp( tmp, dst, Size( tmp.cols*2, tmp.rows*2 ) );
          printf( "** Zoom In: Image x 2 \n" );
      }

    else if( (char)c == 'd' )//按下鍵盤的"d"進行下采樣操作
      { 
      pyrDown( tmp, dst, Size( tmp.cols/2, tmp.rows/2 ) );
      printf( "** Zoom Out: Image / 2 \n" );
      }
    
  //建立輸出顯示視窗
    imshow( window_name, dst );
    tmp = dst;//更新temp值為了更好的遞歸操作
   }
   return 0;
}