OpenCV4入门065：图像去水印与修复

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图像修补

利用那些已经被破坏的区域的边缘，即边缘的颜色和结构，根据这些图像留下的信息去推断被破坏的信息区域的信息内容，然后对破坏区进行填补，以达到图像修补的目的。

函数原型：

void inpaint(
   InputArray src, 
   InputArray inpaintMask,          
   OutputArray dst, 
   double inpaintRadius, 
   int flags 
);

使用区域邻域恢复图像中的选定区域。

函数实现关键是图像掩码的确定，可以通过阈值筛选或者手工选定。

该功能从区域边界附近的像素重建选定的图像区域。该功能可用于去除扫描照片上的灰尘和划痕，或去除静止图像或视频中不需要的物体。

参数说明：

• src 输入8位或16位无符号或32位浮点型1通道或8位3通道图像。
• inpaintMask 图像的掩码，单通道图像，大小跟原图像一致，inpaintMask图像上除了需要修复的部分之外其他部分的像素值全部为0；
• dst 输出的经过修复的图像；
• inpaintRadius 修复算法取的邻域半径，用于计算当前像素点的差值；
• flag 修复算法，有两种：INPAINT_NS 和I NPAINT_TELEA；

修复算法

INPAINT_NS : 基于Navier-Stokes的修复方法

在下图中，我们的目标是填充暗区并获得一个看起来像右边的图像。

我们如何填充这个黑色的区域？

• 第一个约束：边缘进入点A应该连接边缘离开点B。
• 另一个约束：连接A和B的曲线右边的区域应该是白色，而左边的区域应该是蓝色的。

以上两个约束基本上要求：保留渐变（即边缘特征）和继续在平滑区域中传播颜色信息。

INPAINT_TELEA : 基于图像梯度的快速匹配方法(Telea法)

该方法实现使用不同的技术解决了相同的约束。作者不使用图像拉普拉斯算子作为平滑度的估计，而是使用像素的已知图像邻域上的加权平均值来补绘。已知的邻域像素和梯度用于估计要修复的像素的颜色。

测试代码：

//---------------------------------【头文件、命名空间包含部分】----------------------------
//      描述：包含程序所使用的头文件和命名空间
//------------------------------------------------------------------------------------------------
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/photo/photo.hpp"
#include <iostream>
using namespace cv;
using namespace std;

//-----------------------------------【宏定义部分】--------------------------------------------
//  描述：定义一些辅助宏
//----------------------------------------------------------------------------------------------
#define WINDOW_NAME0 "Original Reference"     //为窗口标题定义的宏
#define WINDOW_NAME1 "Original"         //为窗口标题定义的宏
#define WINDOW_NAME2 "Result" //为窗口标题定义的宏

//-----------------------------------【全局变量声明部分】--------------------------------------
//          描述：全局变量声明
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
Mat   srcImage0, srcImage1, inpaintMask;
Point previousPoint(-1, -1); //原来的点坐标

//-----------------------------------【ShowHelpText( )函数】----------------------------------
//          描述：输出一些帮助信息
//----------------------------------------------------------------------------------------------
static void ShowHelpText() {
    //输出欢迎信息和OpenCV版本
    printf("\n\n\t\t\t非常感谢购买《OpenCV3编程入门》一书！\n");
    printf("\n\n\t\t\t此为本书OpenCV3版的第78个配套示例程序\n");
    printf("\n\n\t\t\t   当前使用的OpenCV版本为：" CV_VERSION);
    printf("\n\n  ----------------------------------------------------------------------------\n");

    //输出一些帮助信息
    printf("\n\n\n\t欢迎来到【图像修复】示例程序~\n");
    printf("\n\t请在进行图像修复操作之前，在【原始图】窗口中进行适量的绘制"
           "\n\n\t按键操作说明: \n\n"
           "\t\t【鼠标左键】-在图像上绘制白色线条\n\n"
           "\t\t键盘按键【ESC】- 退出程序\n\n"
           "\t\t键盘按键【1】或【SPACE】-进行图像修复操作 \n\n");
}

//-----------------------------------【On_Mouse( )函数】--------------------------------
//          描述：响应鼠标消息的回调函数
//----------------------------------------------------------------------------------------------
static void On_Mouse(int event, int x, int y, int flags, void *) {
    //鼠标左键弹起消息
    if (event == EVENT_LBUTTONUP || !(flags & EVENT_FLAG_LBUTTON))
        previousPoint = Point(-1, -1);
    //鼠标左键按下消息
    else if (event == EVENT_LBUTTONDOWN)
        previousPoint = Point(x, y);
    //鼠标按下并移动，进行绘制
    else if (event == EVENT_MOUSEMOVE && (flags & EVENT_FLAG_LBUTTON)) {
        Point pt(x, y);
        if (previousPoint.x < 0)
            previousPoint = pt;
        //绘制白色线条
        line(inpaintMask, previousPoint, pt, Scalar::all(255), 5, 8, 0);
        line(srcImage1, previousPoint, pt, Scalar::all(255), 5, 8, 0);
        previousPoint = pt;
        imshow(WINDOW_NAME1, srcImage1);
    }
}

//--------------------------------------【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执行
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
int main(int argc, char **argv) {
    //显示帮助文字
    ShowHelpText();

    //载入原始图并进行掩膜的初始化
    Mat srcImage = imread("1.jpg", -1);
    if (!srcImage.data) {
        printf("读取图片错误，请确定目录下是否有imread函数指定图片存在~！ \n");
        return false;
    }
    srcImage0   = srcImage.clone();
    srcImage1   = srcImage.clone();
    inpaintMask = Mat::zeros(srcImage1.size(), CV_8U);

    //显示原始图参考
    imshow(WINDOW_NAME0, srcImage0);
    //显示原始图
    imshow(WINDOW_NAME1, srcImage1);
    //设置鼠标回调消息
    setMouseCallback(WINDOW_NAME1, On_Mouse, 0);

    //轮询按键，根据不同的按键进行处理
    while (1) {
        //获取按键键值
        char c = (char)waitKey();

        //键值为ESC，程序退出
        if (c == 27)
            break;

        //键值为2，恢复成原始图像
        if (c == '2') {
            inpaintMask = Scalar::all(0);
            srcImage.copyTo(srcImage1);
            imshow(WINDOW_NAME1, srcImage1);
        }

        //键值为1或者空格，进行图像修补操作
        if (c == '1' || c == ' ') {
            Mat inpaintedImage;
            inpaint(srcImage1, inpaintMask, inpaintedImage, 3, INPAINT_TELEA);
            imshow(WINDOW_NAME2, inpaintedImage);
        }
    }

    return 0;
}

测试代码：