16_OpenCV_漫水填充(floodFill)
漫水填充基本概念
定义
漫水填充法是一种用特定的颜色填充连通区域，通过设置可连通像素的上下限以及连通方式来达到不同的填充效果的方法。
所谓漫水填充，简单来说，就是自动选中了和种子点相连的区域，接着将该区域替换成指定的颜色，这是个非常有用的功能，经常用来标记或者分离图像的一部分进行处理或分析。漫水填充也可以用来从输入图像获取掩码区域，掩码会加速处理过程，或者只处理掩码指定的像素点，操作的结果总是某个连续的区域。
方法
floodFill() 函数有两个版本：
一个不带掩膜 mask 的版本，和一个带 mask 的版本。
这个掩膜 mask，就是用于进一步控制哪些区域将被填充颜色(比如说当对同一图像进行多次填充时)。这两个版本的 floodFill()，都必须在图像中选择一个种子点，然后把临近区域所有相似点填充上同样的颜色，不同的是，不一定将所有的邻近像素点都染上同一颜色，漫水填充操作的结果总是某个连线的区域。
当邻近像素点位于给定的范围(从loDiff到upDiff)内或在原始 seedPoint 像素值范围内时，FloodFill 函数就会为这个点涂上颜色
floodFill() 带掩膜
int cv::floodFill( InputOutputArray image,InputOutputArray mask,Point seedPoint,Scalar newVal,Rect * rect = 0,Scalar loDiff = Scalar(),Scalar upDiff = Scalar(),int flags = 4 )
- 第一个参数,InputOutputArray 类型的 image,输入/输出1通道或3通道,8 位或浮点图像，具体参数由之后的参数指明。
- 第二个参数，InputOutputArray 类型的
mask，这是第二个版本的 foodFill 独享的参数，表示操作掩模。
它应该为单通道,8位,长和宽上都比输入图像 image大两个像素点的图像。第二个版本的 floodFill 需要使用以及更新掩膜，所以对于这个 mask 参数，我们一定要将其准备好并填在此处。需要注意的是，漫水填充不会填充掩膜 mask 的非零像素区域。例如，一个边缘检测算子的输出可以用来作为掩膜，以防止填充到边缘。同样的，也可以在多次的函数调用中使用同一个掩膜，以保证填充的区域不会重叠。另外需要注意的是，掩膜mask 会比需填充的图像大，所以 mask 中与输入图像 (x,y) 像素点相对应的点的坐标为(x+1,y+1)。 - 第三个参数，Point 类型的 seedPoint，漫水填充算法的起始点。
- 第四个参数，Scalar 类型的 newVal，像素点被染色的值，即在重绘区域像素的新值。
- 第五个参数，Rect*类型的 rect，有默认值 0，一个可选的参数，用于设置 foodFi 函数将要重绘区域的最小边界矩形区域。
- 第六个参数，Scalar 类型的 loDiff，有默认值 Scala()，表示当前观察像素值与其部件邻域像素值或者待加入该部件的种子像素之间的亮度或颜色之负差(lower brightness/color dierence)的最大值。
- 第七个参数，Scalar 类型的 upDiff，有默认值 Scala()，表示当前观察像素值与其部件邻域像素值或者待加入该部件的种子像素之间的亮度或颜色之正差(lower brightness/color difference)的最大值。
- 第八个参数，int 类型的 flags，操作标志符，此参数包含三个部分，比较复杂，我们一起详细看看。
低八位(第 0～7 位)用于控制算法的连通性，可取4(4为默认值)或者 8。如果设为 4，表示填充算法只考虑当前像素水平方向和垂直方向的相邻点;如果设为 8，除上述相邻点外，还会包含对角线方向的相邻点。
高八位部分(16~23 位)可以为0或者如下两种选项标识符的组合。
FLOODFILL FIXED RANGE如果设置为这个标识符，就会考虑当前像素与种子像素之间的差，否则就考虑当前像素与其相邻像素的差。也就是说，这个范围是浮动的。FLOODFILL MASK ONLY如果设置为这个标识符，函数不会去填充改变原始图像(也就是忽略第三个参数 newVal),而是去填充掩模图像(mask)。这个标识符只对第二个版本的 foodFil 有用，因第一个版本里面压根就没有 mask 参数。
中间八位部分，上面关于高八位 FLOODFILL MASK ONLY 标识符中已经说得很明显，需要输入符合要求的掩码。Floodfll 的 hags 参数的中间八位的值就是用于指定填充掩码图像的值的。但如果 fags 中间八位的值为 0,
floodFill() 不带掩膜
其作用是用我们指定的颜色从种子点开始填充一个连接域。连通性由像素值的接近程度来衡量。
int cv::floodFill( InputOutputArray image,Point seedPoint,Scalar newVal,Rect * rect = 0,Scalar loDiff = Scalar(),Scalar upDiff = Scalar(),int flags = 4 )
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
using namespace cv;
int main()
{Mat src = imread("49.jpg");imshow("【原始图】", src);Rect ccomp;floodFill(src, Point(50, 300), Scalar(155, 255, 55), &ccomp, Scalar(20, 20, 20), Scalar(20, 20, 20));imshow("【效果图】", src);waitKey(0);return 0;
}
综合示例
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include <iostream>
using namespace cv;
using namespace std;
//-----------------------------------【全局变量声明部分】--------------------------------------
// 描述：全局变量声明
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
Mat g_srcImage, g_dstImage, g_grayImage, g_maskImage;//定义原始图、目标图、灰度图、掩模图
int g_nFillMode = 1;//漫水填充的模式
int g_nLowDifference = 20, g_nUpDifference = 20;//负差最大值、正差最大值
int g_nConnectivity = 4;//表示floodFill函数标识符低八位的连通值
int g_bIsColor = true;//是否为彩色图的标识符布尔值
bool g_bUseMask = false;//是否显示掩膜窗口的布尔值
int g_nNewMaskVal = 255;//新的重新绘制的像素值//-----------------------------------【ShowHelpText( )函数】----------------------------------
// 描述：输出一些帮助信息
//----------------------------------------------------------------------------------------------
static void ShowHelpText()
{//输出一些帮助信息 printf("\n\n\t欢迎来到漫水填充示例程序~");printf("\n\n\t本示例根据鼠标选取的点搜索图像中与之颜色相近的点，并用不同颜色标注。");printf("\n\n\t按键操作说明: \n\n""\t\t鼠标点击图中区域- 进行漫水填充操作\n""\t\t键盘按键【ESC】- 退出程序\n""\t\t键盘按键【1】- 切换彩色图/灰度图模式\n""\t\t键盘按键【2】- 显示/隐藏掩膜窗口\n""\t\t键盘按键【3】- 恢复原始图像\n""\t\t键盘按键【4】- 使用空范围的漫水填充\n""\t\t键盘按键【5】- 使用渐变、固定范围的漫水填充\n""\t\t键盘按键【6】- 使用渐变、浮动范围的漫水填充\n""\t\t键盘按键【7】- 操作标志符的低八位使用4位的连接模式\n""\t\t键盘按键【8】- 操作标志符的低八位使用8位的连接模式\n\n");
}//-----------------------------------【onMouse( )函数】--------------------------------------
// 描述：鼠标消息onMouse回调函数
//---------------------------------------------------------------------------------------------
static void onMouse(int event, int x, int y, int, void*)
{// 若鼠标左键没有按下，便返回//此句代码的OpenCV2版为：//if( event != CV_EVENT_LBUTTONDOWN )//此句代码的OpenCV3版为：if (event != EVENT_LBUTTONDOWN)return;//-------------------【<1>调用floodFill函数之前的参数准备部分】---------------Point seed = Point(x, y);int LowDifference = g_nFillMode == 0 ? 0 : g_nLowDifference;//空范围的漫水填充，此值设为0，否则设为全局的g_nLowDifferenceint UpDifference = g_nFillMode == 0 ? 0 : g_nUpDifference;//空范围的漫水填充，此值设为0，否则设为全局的g_nUpDifference//标识符的0~7位为g_nConnectivity，8~15位为g_nNewMaskVal左移8位的值，16~23位为CV_FLOODFILL_FIXED_RANGE或者0。//此句代码的OpenCV2版为：//int flags = g_nConnectivity + (g_nNewMaskVal << 8) +(g_nFillMode == 1 ? CV_FLOODFILL_FIXED_RANGE : 0);//此句代码的OpenCV3版为：int flags = g_nConnectivity + (g_nNewMaskVal << 8) + (g_nFillMode == 1 ? FLOODFILL_FIXED_RANGE : 0);//随机生成bgr值int b = (unsigned)theRNG() & 255;//随机返回一个0~255之间的值int g = (unsigned)theRNG() & 255;//随机返回一个0~255之间的值int r = (unsigned)theRNG() & 255;//随机返回一个0~255之间的值Rect ccomp;//定义重绘区域的最小边界矩形区域Scalar newVal = g_bIsColor ? Scalar(b, g, r) : Scalar(r * 0.299 + g * 0.587 + b * 0.114);//在重绘区域像素的新值，若是彩色图模式，取Scalar(b, g, r)；若是灰度图模式，取Scalar(r*0.299 + g*0.587 + b*0.114)Mat dst = g_bIsColor ? g_dstImage : g_grayImage;//目标图的赋值int area;//--------------------【<2>正式调用floodFill函数】-----------------------------if (g_bUseMask){//此句代码的OpenCV2版为：//threshold(g_maskImage, g_maskImage, 1, 128, CV_THRESH_BINARY);//此句代码的OpenCV3版为：threshold(g_maskImage, g_maskImage, 1, 128, THRESH_BINARY);area = floodFill(dst, g_maskImage, seed, newVal, &ccomp, Scalar(LowDifference, LowDifference, LowDifference),Scalar(UpDifference, UpDifference, UpDifference), flags);imshow("mask", g_maskImage);}else{area = floodFill(dst, seed, newVal, &ccomp, Scalar(LowDifference, LowDifference, LowDifference),Scalar(UpDifference, UpDifference, UpDifference), flags);}imshow("效果图", dst);cout << area << " 个像素被重绘\n";
}//-----------------------------------【main( )函数】--------------------------------------------
// 描述：控制台应用程序的入口函数，我们的程序从这里开始
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int main(int argc, char** argv)
{//改变console字体颜色 system("color 2F");//载入原图g_srcImage = imread("50.jpg", 1);if (!g_srcImage.data) { printf("读取图片image0错误~！ \n"); return false; }//显示帮助文字ShowHelpText();g_srcImage.copyTo(g_dstImage);//拷贝源图到目标图cvtColor(g_srcImage, g_grayImage, COLOR_BGR2GRAY);//转换三通道的image0到灰度图g_maskImage.create(g_srcImage.rows + 2, g_srcImage.cols + 2, CV_8UC1);//利用image0的尺寸来初始化掩膜mask//此句代码的OpenCV2版为：//namedWindow( "效果图",CV_WINDOW_AUTOSIZE );//此句代码的OpenCV2版为：namedWindow("效果图", WINDOW_AUTOSIZE);//创建TrackbarcreateTrackbar("负差最大值", "效果图", &g_nLowDifference, 255, 0);createTrackbar("正差最大值", "效果图", &g_nUpDifference, 255, 0);//鼠标回调函数setMouseCallback("效果图", onMouse, 0);//循环轮询按键while (1){//先显示效果图imshow("效果图", g_bIsColor ? g_dstImage : g_grayImage);//获取键盘按键int c = waitKey(0);//判断ESC是否按下，若按下便退出if ((c & 255) == 27){cout << "程序退出...........\n";break;}//根据按键的不同，进行各种操作switch ((char)c){//如果键盘“1”被按下，效果图在在灰度图，彩色图之间互换case '1':if (g_bIsColor)//若原来为彩色，转为灰度图，并且将掩膜mask所有元素设置为0{cout << "键盘“1”被按下，切换彩色/灰度模式，当前操作为将【彩色模式】切换为【灰度模式】\n";cvtColor(g_srcImage, g_grayImage, COLOR_BGR2GRAY);g_maskImage = Scalar::all(0); //将mask所有元素设置为0g_bIsColor = false; //将标识符置为false，表示当前图像不为彩色，而是灰度}else//若原来为灰度图，便将原来的彩图image0再次拷贝给image，并且将掩膜mask所有元素设置为0{cout << "键盘“1”被按下，切换彩色/灰度模式，当前操作为将【彩色模式】切换为【灰度模式】\n";g_srcImage.copyTo(g_dstImage);g_maskImage = Scalar::all(0);g_bIsColor = true;//将标识符置为true，表示当前图像模式为彩色}break;//如果键盘按键“2”被按下，显示/隐藏掩膜窗口case '2':if (g_bUseMask){destroyWindow("mask");g_bUseMask = false;}else{namedWindow("mask", 0);g_maskImage = Scalar::all(0);imshow("mask", g_maskImage);g_bUseMask = true;}break;//如果键盘按键“3”被按下，恢复原始图像case '3':cout << "按键“3”被按下，恢复原始图像\n";g_srcImage.copyTo(g_dstImage);cvtColor(g_dstImage, g_grayImage, COLOR_BGR2GRAY);g_maskImage = Scalar::all(0);break;//如果键盘按键“4”被按下，使用空范围的漫水填充case '4':cout << "按键“4”被按下，使用空范围的漫水填充\n";g_nFillMode = 0;break;//如果键盘按键“5”被按下，使用渐变、固定范围的漫水填充case '5':cout << "按键“5”被按下，使用渐变、固定范围的漫水填充\n";g_nFillMode = 1;break;//如果键盘按键“6”被按下，使用渐变、浮动范围的漫水填充case '6':cout << "按键“6”被按下，使用渐变、浮动范围的漫水填充\n";g_nFillMode = 2;break;//如果键盘按键“7”被按下，操作标志符的低八位使用4位的连接模式case '7':cout << "按键“7”被按下，操作标志符的低八位使用4位的连接模式\n";g_nConnectivity = 4;break;//如果键盘按键“8”被按下，操作标志符的低八位使用8位的连接模式case '8':cout << "按键“8”被按下，操作标志符的低八位使用8位的连接模式\n";g_nConnectivity = 8;break;}}return 0;
}
