反向投影在模板匹配中的應(yīng)用

2019-11-08 02:34:02

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供稿：網(wǎng)友

1.需要知道的問(wèn)題。

什么是反向投影，它可以實(shí)現(xiàn)什么功能？如何使用OpenCV函數(shù) calcBackPRoject 計(jì)算反向投影？如何使用OpenCV函數(shù) mixChannels 組合圖像的不同通道？

2.原理

（1）什么是反向投影？反向投影是一種記錄給定圖像中的像素點(diǎn)如何適應(yīng)直方圖模型像素分布的方式。簡(jiǎn)單的講，所謂反向投影就是首先計(jì)算某一特征的直方圖模型，然后使用模型去尋找圖像中存在的該特征。例如，你有一個(gè)膚色直方圖 ( Hue-Saturation 直方圖 ),你可以用它來(lái)尋找圖像中的膚色區(qū)域。（2）反向投影的工作原理?

我們使用膚色直方圖為例來(lái)解釋反向投影的工作原理:

假設(shè)你已經(jīng)通過(guò)下圖得到一個(gè)膚色直方圖(Hue-Saturation)，旁邊的直方圖就是 模型直方圖 ( 代表手掌的皮膚色調(diào)).你可以通過(guò)掩碼操作來(lái)抓取手掌所在區(qū)域的直方圖:

下圖是另一張手掌圖(測(cè)試圖像) 以及對(duì)應(yīng)的整張圖像的直方圖：

我們要做的就是使用 模型直方圖 (代表手掌的皮膚色調(diào)) 來(lái)檢測(cè)測(cè)試圖像中的皮膚區(qū)域。以下是檢測(cè)的步驟：

對(duì)測(cè)試圖像中的每個(gè)像素 ( $p(i,j)$ ),獲取色調(diào)數(shù)據(jù)并找到該色調(diào)( $( h_{i,j}, s_{i,j} )$ )在直方圖中的bin的位置。

查詢 模型直方圖 中對(duì)應(yīng)的bin - $( h_{i,j}, s_{i,j} )$ - 并讀取該bin的數(shù)值。

將此數(shù)值儲(chǔ)存在新的圖像中(BackProjection)。你也可以先歸一化 模型直方圖 ,這樣測(cè)試圖像的輸出就可以在屏幕顯示了。

通過(guò)對(duì)測(cè)試圖像中的每個(gè)像素采用以上步驟，我們得到了下面的 BackProjection 結(jié)果圖:

使用統(tǒng)計(jì)學(xué)的語(yǔ)言, BackProjection 中儲(chǔ)存的數(shù)值代表了測(cè)試圖像中該像素屬于皮膚區(qū)域的概率。比如以上圖為例，亮起的區(qū)域是皮膚區(qū)域的概率更大(事實(shí)確實(shí)如此),而更暗的區(qū)域則表示更低的概率(注意手掌內(nèi)部和邊緣的陰影影響了檢測(cè)的精度)。3.代碼。這段代碼是基于OpenCV來(lái)做的，主要完成以下功能：

裝載圖像

轉(zhuǎn)換原圖像到 HSV 格式，再分離出 Hue 通道來(lái)建立直方圖 (使用 OpenCV 函數(shù) mixChannels)

讓用戶輸入建立直方圖所需的bin的數(shù)目。計(jì)算同一圖像的直方圖 (如果bin的數(shù)目改變則更新直方圖) 和反向投影圖。

顯示反向投影圖和直方圖。

4.運(yùn)行結(jié)果