在OpenCV中图像边界扩展 copyMakeBorder 的实现

1. 边界处理的类型

2. opencv的实现

在图像处理中,经常需要空域或频域的滤波处理,在进入真正的处理程序中,需要考虑图像边界情况。

通常的处理方法是为图像增加一定的边缘,以适应 卷积核 在原图像边界的操作。

1. 增加边界的类型有以下4个类型:

以一行图像数据为例,abcdefgh是原图数据,|是图像边界,为原图加边

aaaaaa|abcdefgh|hhhhhhh    重复

fedcba|abcdefgh|hgfedcb    反射

gfedcb|abcdefgh|gfedcba  反射101,相当于上一行的左右互换

cdefgh|abcdefgh|abcdefg  外包装

iiiiii|abcdefgh|iiiiiii  with some specified 'i'  常量

2. opencv的实现

opencv中有几处增加边界的实现,其源码分别散布在Utils.cpp,Filter.cpp,Ts_func.cpp中,功能和实现都基本相同。

以Utils的copyMakeBorder,及Filter中的borderInterpolate为例,这两种的代码风格比较通俗易懂。

边界处理的步骤:

首先,为目的图像(结果图像)分配内存,图像大小为size(src.rows + top + bottom, src.cols + left + right)

然后,以原图为基准,逐行处理,先扩展左边界,复制原图数据到目的图像,再扩展右边界。

最后,扩展上边界,以及下边界。

在OpenCV中图像边界扩展 copyMakeBorder 的实现

其中,每扩展一个边界像素,都需要计算出对应的原图中的位置,这个功能被提炼出来,就是borderInterpolate

/*
 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'
 */
int cv::borderInterpolate( int p, int len, int borderType ) // p是扩展边界的位置,len是原图宽度
{
    if( (unsigned)p < (unsigned)len )    // 转换为无符号类型,左边界和上边界:p一般是负数,右边界和下边界,p一般是大于len的。
        ;
    else if( borderType == BORDER_REPLICATE ) // 重复类型,每次对应原图的位置是0或len-1
        p = p < 0 ? 0 : len - 1;
    else if( borderType == BORDER_REFLECT || borderType == BORDER_REFLECT_101 ) // 反射/映射
    {
        int delta = borderType == BORDER_REFLECT_101;
        if( len == 1 )
            return 0;
        do
        {
            if( p < 0 )    // 反射:左边界或101:右边界
                p = -p - 1 + delta;
            else
                p = len - 1 - (p - len) - delta;
        }
        while( (unsigned)p >= (unsigned)len );
    }
    else if( borderType == BORDER_WRAP )  // 包装
    {
        if( p < 0 )  // 左边界
            p -= ((p-len+1)/len)*len;
        if( p >= len )  // 右边界
            p %= len;
    }
    else if( borderType == BORDER_CONSTANT )  // 常量,另外处理
        p = -1;
    else
        CV_Error( CV_StsBadArg, "Unknown/unsupported border type" );
    return p;
}

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