OpenCV Grabcut算法

时间:2022-09-28 DDsoup 人气:0

Grabcut 算法主要运用于计算机视觉中的前背景分割，立体视觉和抠图等。该算法利用了图像中的纹理（颜色）信息和边界（反差）信息，只要少量的用户交互操作即可得到比较好的分割结果.

1. Grabcut 的目标和背景的模型是RGB三通道的混合高斯模型GMM;

2. Grab Cut为一个不断进行分割估计和模型参数学习的交互迭代过程；

3. Grab Cut只需要提供背景区域的像素集就可以了。也就是说你只需要框选目标，那么在方框外的像素全部当成背景，这时候就可以对GMM进行建模和完成良好的分割了。即Grab Cut允许不完全的标注.

Grabcut 算法的基本步骤：

Grabcut的相关API：

void grabCut( InputArray img,           //输入图像，必须是8位3通道图像，在处理过程中不会被修改
              InputOutputArray mask,    //掩码图像，用来确定哪些区域是背景，前景，可能是背景， 
                                          可能是前景等
                                        //mask既可以作为输入也可以作为输出。作为输入时，mode要                                                    
                                          选择GC_INIT_WITH_MASK (=1)；
GCD_BGD (=0), 背景；GCD_FGD (=1)，前景;GCD_PR_BGD (=2)，可能是背景;GCD_PR_FGD(=3)，可能是前景
                   
              Rect rect,                //包含前景的矩形，格式为（x, y, w, h）
              InputOutputArray bgdModel,//算法内部使用的数组，只需要创建大小为（1，65）， 
                                          数据类型为np.float64的数组
              InputOutputArray fgdModel,//同上
              int iterCount,            //算法迭代的次数
              int mode = GC_EVAL        //用来指示grabCut函数进行什么操作
              // GC_INIT_WITH_RECT (=0)，用矩形窗初始化GrabCut；
              // GC_INIT_WITH_MASK (=1)，用掩码图像初始化GrabCut
            );

有关鼠标操作的两个函数：

void setMouseCallback( const string& winname,     //图像视窗名称
                       MouseCallback onMouse,     //鼠标响应函数，监视到鼠标操作后调用并处理相 
                                                    应动作
                       void* userdata = 0         //鼠标响应处理函数的ID，识别号
                     );

void OnMouseAction( int event,  // 代表了鼠标的各种操作
                    int x,      // 代表鼠标位于窗口的（x，y）坐标位置，即Point(x,y)
                    int y,      
                    int flags,  // 代表鼠标的拖拽事件，以及键盘鼠标联合事件
                    void *ustc  // 标识了所响应的事件函数
                  );

int event:
 
#define CV_EVENT_MOUSEMOVE 0             //滑动
#define CV_EVENT_LBUTTONDOWN 1           //左键点击
#define CV_EVENT_RBUTTONDOWN 2           //右键点击
#define CV_EVENT_MBUTTONDOWN 3           //中键点击
#define CV_EVENT_LBUTTONUP 4             //左键放开
#define CV_EVENT_RBUTTONUP 5             //右键放开
#define CV_EVENT_MBUTTONUP 6             //中键放开
#define CV_EVENT_LBUTTONDBLCLK 7         //左键双击
#define CV_EVENT_RBUTTONDBLCLK 8         //右键双击
#define CV_EVENT_MBUTTONDBLCLK 9         //中键双击

int flags:
 
#define CV_EVENT_FLAG_LBUTTON 1       //左鍵拖曳
#define CV_EVENT_FLAG_RBUTTON 2       //右鍵拖曳
#define CV_EVENT_FLAG_MBUTTON 4       //中鍵拖曳
#define CV_EVENT_FLAG_CTRLKEY 8       //(8~15)按Ctrl不放事件
#define CV_EVENT_FLAG_SHIFTKEY 16     //(16~31)按Shift不放事件
#define CV_EVENT_FLAG_ALTKEY 32       //(32~39)按Alt不放事件

Grabcut 算法的代码示例：

#include<opencv2\highgui\highgui.hpp>
#include<opencv2\imgproc\imgproc.hpp>
#include<iostream>
#include <opencv2\opencv.hpp>
#include <math.h>
using namespace cv;
using namespace std;
 
 //grabcut算法
bool setMouse = false;    //判断鼠标左键的状态（up / down）
bool init;
Point pt;
Rect rect;
Mat srcImg, mask, bgModel, fgModel;
int numRun = 0;
void onMouse(int, int, int, int, void*);
void runGrabCut();
void showImage();
int main()
{
	srcImg = imread("tahiti.jpg");
	if (srcImg.empty())
	{
		printf("could not load image...\n");
		return -1;
	}
 
	imshow("源图像", srcImg);
 
	mask.create(srcImg.size(), CV_8U);
	setMouseCallback("源图像", onMouse, 0);
 
	while (1)
	{
		char c = (char)waitKey(0);
		if (c == ' ') {//选中矩形框后，按空格键执行grabcut分割
			runGrabCut();
			numRun++;
			showImage();
			printf("current iteative times : %d\n", numRun);
		}
		if ((int)c == 27) {
			break;
		}
 
	}
	return 0;
}
 
void showImage()
{
	Mat result, binmask;
	binmask = mask & 1;				//进一步掩膜
	if (init)						//进一步抠出无效区域。鼠标按下，init变为false
	{
		srcImg.copyTo(result, binmask);
	}
	else
	{
		result = srcImg.clone();
	}
	rectangle(result, rect, Scalar(0, 0, 255), 2, 8);
	imshow("源图像", result);
}
 
void onMouse(int events, int x, int y, int flag, void *)
{
	if (x < 0 || y < 0 || x > srcImg.cols || y > srcImg.rows)	//无效区域
		return;
 
 
	if (events == EVENT_LBUTTONDOWN)
	{
		setMouse = true;
		pt.x = x;
		pt.y = y;
		init = false;
	}
	else if (events == EVENT_MOUSEMOVE)//鼠标只要动，就执行一次
	{
		if (setMouse == true)			//鼠标左键按住，滑动
		{
			Point pt1;
			pt1.x = x;
			pt1.y = y;
			rect = Rect(pt, pt1);//定义矩形区域
			showImage();
			mask.setTo(Scalar::all(GC_BGD));//背景
			mask(rect).setTo(Scalar(GC_PR_FGD));//前景			    //对rect内部设置为可能的前景，外部设置为背景
		}
	}
	else if (events == EVENT_LBUTTONUP)
		setMouse = false;	        	//鼠标左键抬起
}
 
void runGrabCut()
{
	if (init)//鼠标按下，init变为false
		grabCut(srcImg, mask, rect, bgModel, fgModel, 1);//第二次迭代，用mask初始化grabcut
	else
	{
		grabCut(srcImg, mask, rect, bgModel, fgModel, 1, GC_INIT_WITH_RECT);//用矩形窗初始化GrabCut
		init = true;
	}
}

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