【OpenCV】图像代数运算：平均值去噪，减去背景

代数运算，就是对两幅图像的点之间进行加、减、乘、除的运算。四种运算相应的公式为：

代数运算中比较常用的是图像相加和相减。图像相加常用来求平均值去除addtive噪声或者实现二次曝光（double-exposure）。图像相减用于减去背景或周期噪声，污染等。

图像相加

OpenCV中提供了相加的函数

void cvAcc(            const CvArr* image,//输入图像           CvArr* sum,  //累积图像            const CvArr* mask=NULL//可选的运算 );

我们还需要用到一个线性变换转换函数来对相加的结果求平均

void cvConvertScale(         const CvArr* src, //输入数组        CvArr* dst,//输出数组        double scale=1,//比例        double shift=0 //缩放比例，可选);#define cvCvtScale cvConvertScale#define cvScale  cvConvertScale#define cvConvert( src, dst )  cvConvertScale( (src), (dst), 1, 0 )

实践：平均值去噪

我们用NASA的一段幸运团的视频做实验，截取视频的某几个连续帧求平均值：

int main(){CvCapture* capture=cvCaptureFromFile("media.avi");IplImage* frame=  NULL;IplImage * imgsum =NULL;int start=301;int end=304;cvSetCaptureProperty(capture, CV_CAP_PROP_POS_FRAMES, start);int count = start;while( cvGrabFrame(capture) && count <= end ){frame = cvRetrieveFrame(capture);// 获取当前帧if(imgsum==NULL){imgsum=cvCreateImage(cvGetSize(frame),IPL_DEPTH_32F,3);cvZero(imgsum);}cvAcc(frame,imgsum);char testname[100];sprintf(testname,"%s%d%s","image",count,".jpg");cvShowImage(testname,frame);cvSaveImage(testname,frame);count++;}IplImage * imgavg = cvCreateImage(cvGetSize(frame),IPL_DEPTH_8U,3);cvConvertScale(imgsum,imgavg,1.0/4.0);cvShowImage("imageavg",imgavg);cvSaveImage("imageavg_4.jpg",imgavg);cvWaitKey(0);cvReleaseCapture(&capture);return 0;}

以下从左到右分别是连续两帧、四帧、八帧、十六帧求均值的结果：

   

   

实践：图像二次曝光

曝光和去噪是一样的，也是对几幅图像求平均

//通过求平均二次曝光int main(){IplImage* image1=  cvLoadImage("psu3.jpg");IplImage* image2=  cvLoadImage("psu4.jpg");IplImage * imgsum =cvCreateImage(cvGetSize(image1),IPL_DEPTH_32F,3);cvZero(imgsum);cvAcc(image1,imgsum);cvAcc(image2,imgsum);IplImage * imgavg = cvCreateImage(cvGetSize(image1),IPL_DEPTH_8U,3);cvConvertScale(imgsum,imgavg,1.0/2.0);cvShowImage("imageavg",imgavg);cvSaveImage("avg.jpg",imgavg);cvWaitKey(0);cvReleaseImage(&image1);cvReleaseImage(&image2);cvReleaseImage(&imgsum);cvReleaseImage(&imgavg);return 0;}

下图是对同学街舞截图的“二次曝光”效果：

图像相减

OpenCV中用cvAbsDiff函数计算两数组的差的绝对值

void cvAbsDiff(         const CvArr* src1,//第一个输入数组        const CvArr* src2,//第二个输入数组        CvArr* dst//输出数组);

实践：减去背景

减去背景是通过两幅图像代数相减，可以判断出前景区域和运动区域，这是最简单（很多时候也是效果很好的）运动检测方法。

//减去背景int main(){IplImage* pFrame = NULL; IplImage* pFrImg = NULL;IplImage* pBkImg = NULL;CvMat* pFrameMat = NULL;CvMat* pFrMat = NULL;CvMat* pBkMat = NULL;CvCapture* pCapture = NULL;int nFrmNum = 0;//创建窗口cvNamedWindow("video", 1);cvNamedWindow("background",1);cvNamedWindow("foreground",1);pCapture = cvCaptureFromFile("media.avi");while(pFrame = cvQueryFrame( pCapture )){nFrmNum++;//如果是第一帧，需要申请内存，并初始化if(nFrmNum == 1){pBkImg = cvCreateImage(cvSize(pFrame->width, pFrame->height),  IPL_DEPTH_8U,1);pFrImg = cvCreateImage(cvSize(pFrame->width, pFrame->height),  IPL_DEPTH_8U,1);pBkMat = cvCreateMat(pFrame->height, pFrame->width, CV_32FC1);pFrMat = cvCreateMat(pFrame->height, pFrame->width, CV_32FC1);pFrameMat = cvCreateMat(pFrame->height, pFrame->width, CV_32FC1);//转化成单通道图像再处理cvCvtColor(pFrame, pBkImg, CV_BGR2GRAY);cvCvtColor(pFrame, pFrImg, CV_BGR2GRAY);cvConvert(pFrImg, pFrameMat);cvConvert(pFrImg, pFrMat);cvConvert(pFrImg, pBkMat);}else{cvCvtColor(pFrame, pFrImg, CV_BGR2GRAY);cvConvert(pFrImg, pFrameMat);//当前帧跟背景图相减cvAbsDiff(pFrameMat, pBkMat, pFrMat);//二值化前景图cvThreshold(pFrMat, pFrImg, 60, 255.0, CV_THRESH_BINARY);//更新背景cvRunningAvg(pFrameMat, pBkMat, 0.003, 0);//将背景转化为图像格式，用以显示cvConvert(pBkMat, pBkImg);cvShowImage("video", pFrame);cvShowImage("background", pBkImg);cvShowImage("foreground", pFrImg);if( cvWaitKey(2) >= 0 )break;}}cvDestroyWindow("video");cvDestroyWindow("background");cvDestroyWindow("foreground");cvReleaseImage(&pFrImg);cvReleaseImage(&pBkImg);cvReleaseMat(&pFrameMat);cvReleaseMat(&pFrMat);cvReleaseMat(&pBkMat);cvReleaseCapture(&pCapture);return 0;}

效果图：

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实验代码及视频下载：http://download.csdn.net/detail/xiaowei_cqu/4335573