OpenCV基础篇之查找表

程序及分析

/*
 * FileName : lookup_table.cpp
 * Author   : xiahouzuoxin @163.com
 * Version  : v1.0
 * Date     : Sun 01 Jun 2014 04:35:37 PM CST
 * Brief    : 
 * 
 * Copyright (C) MICL,USTB
 */

#include <cv.h>
#include <highgui.h>

using namespace std;
using namespace cv;

#define QUAN_VAL1          (10)
#define QUAN_VAL2          (100)

void CreateLookupTable(Mat& table, uchar quan_val)
{
    table.create(1,256,CV_8UC1);

    uchar *p = table.data;
    for(int i = 0; i < 256; ++i)
    {
        p[i] = quan_val*(i/quan_val);
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    Mat img;
    Mat out1;
    Mat out2;

    if (argc < 2) {
        cout << "Please input image file name." << endl;
        return -1;
    }

    img = imread(argv[1], 1);


    Mat table;
    CreateLookupTable(table, QUAN_VAL1);
    LUT(img, table, out1);
    CreateLookupTable(table, QUAN_VAL2);
    LUT(img, table, out2);  // Call OpenCV function

    namedWindow("Lena", CV_WINDOW_NORMAL);
    imshow("Lena", img);
    namedWindow("QUAN_VAL=10", CV_WINDOW_NORMAL);
    imshow("QUAN_VAL=10", out1);
    namedWindow("QUAN_VAL=100", CV_WINDOW_NORMAL);
    imshow("QUAN_VAL=100", out2);

    waitKey(0);

    return 0;
}

1. 为什么要使用查找表？

   一般的灰度图像有256个灰度级，而有时我们并不需要这么精确的灰度级（严重影响运算时间），比如黑白图像。这意味着我们以一个新的输入值划分当前的颜色空间，比如灰度到黑白色，将0~127灰度值直接赋值0，128~255赋值1，最终得到较少的黑白两色。查找表就扮演着这种降低灰度级而提高运算速度的角色。量化前和量化后的灰度值可以用下面的表达式表示：

   

   其中Q表示量化级别，如取10，表示：灰度值1-10用灰度值1表示，灰度值11-20用灰度值11表示，以此类推！

2. 使用上面公式和查找表有毛关系，当然没有，但上面公式代价就是要对图片遍历的每个灰度值都计算一次。因此，本着程序设计中的“以空间换时间”的基本算法策略，引入查找表，查找表就是将0~255个灰度值量化后的结果提前计算好存储在一个表中，上面程序中的CreateLookupTable就是完成该功能的函数。从程序中可以看出，查找表的数据结构定义为Mat类型。

3. 有了查找表后，要对图像中的像素灰度值进行替换，OpenVC提供了使用查找表直接计算出量化灰度级后图像的函数——LUT，其函数原型为：

   //! transforms array of numbers using a lookup table: dst(i)=lut(src(i))
   CV_EXPORTS_W void LUT(InputArray src, InputArray lut, OutputArray dst,
                         int interpolation=0);
   

   注意哦，我们程序中定义的查找表类型为Mat，这里LUT的输入输出参数类型怎么是InputArray和OutputArray。在OpenCV中，InputArray/OutputArray这个接口类可以是Mat、Mat_、Mat_、vector、vector>、vector。

   也就意味着当你看refman或者源代码时，如果看见函数的参数类型是InputArray/OutputArray型时，把上诉几种类型作为参数都是可以的。

   另外，请注意，InputArray/OutputArray只能作为函数的形参参数使用，不要试图声明一个InputArray类型的变量，OutputArray也只是InputArray的派生。还有，还有就是OutputArrayOfArrays、InputOutputArray、InputOutputArrayOfArrays都是OutputArray的别名，碰到别慌张!

效果

江南好，千钟美酒，一曲满庭芳

左边是原始图片；中间是量化值Q=10时的结果，信息丢失很少；右边是量化值Q=100的图片，很多信息丢失了，但也别有一番风味。