前言
上一篇文章，我們來給矩陣添加一些常用方法，這篇文章將講解圖像的虛擬邊緣。
虛擬邊緣
虛擬邊緣就是按照一定映射關系，給圖像添加邊緣。
那么虛擬邊緣有什么用呢？比如可以很容易做一個倒影的效果：
當然這只是附帶效果了，虛擬邊緣主要用在圖像卷積運算（例如平滑操作）時候，由於卷積運算的特點，需要將圖片擴大才能對邊角進行卷積運算，這時候就需要對圖片進行預處理，添加虛擬邊緣。
說白了，就是在一些圖片處理前進行預處理。
邊緣類型
這里參考OpenCV相關文檔的邊緣描述：
/* Various border types, image boundaries are denoted with '|' * BORDER_REPLICATE: aaaaaa|abcdefgh|hhhhhhh * BORDER_REFLECT: fedcba|abcdefgh|hgfedcb * BORDER_REFLECT_101: gfedcb|abcdefgh|gfedcba * BORDER_WRAP: cdefgh|abcdefgh|abcdefg * BORDER_CONSTANT: iiiiii|abcdefgh|iiiiiii with some specified 'i' */舉個例子BODER_REFLECT就是對於某一行或某一列像素點：
abcdefgh
其左的虛擬邊緣對應為fedcba，右邊對應為hgfedcb，也就是反射映射。上圖就是通過對圖片底部進行添加BORDER_REFLECT類型的虛擬邊緣得到的。
而BORDER_CONSTANT則是所有邊緣都是固定值i。
實現
因為BORDER_CONSTANT比較特殊，所以和其他類型分開處理。
function copyMakeBorder(__src, __top, __left, __bottom, __right, __borderType, __value){
if(__src.type != "CV_RGBA"){
console.error("不支持類型！");
}
if(__borderType === CV_BORDER_CONSTANT){
return copyMakeConstBorder_8U(__src, __top, __left, __bottom, __right, __value);
}else{
return copyMakeBorder_8U(__src, __top, __left, __bottom, __right, __borderType);
}
};
這個函數接受一個輸入矩陣src，每個方向要添加的像素大小top，left，bottom，right，邊緣的類型borderType，還有一個數組value，即如果是常數邊緣時候添加的常數值。
然后我們引入一個邊緣的映射關系函數borderInterpolate。
function borderInterpolate(__p, __len, __borderType){
if(__p < 0 || __p >= __len){
switch(__borderType){
case CV_BORDER_REPLICATE:
__p = __p < 0 ? 0 : __len - 1;
break;
case CV_BORDER_REFLECT:
case CV_BORDER_REFLECT_101:
var delta = __borderType == CV_BORDER_REFLECT_101;
if(__len == 1)
return 0;
do{
if(__p < 0)
__p = -__p - 1 + delta;
else
__p = __len - 1 - (__p - __len) - delta;
}while(__p < 0 || __p >= __len)
break;
case CV_BORDER_WRAP:
if(__p < 0)
__p -= (((__p - __len + 1) / __len) | 0) * __len;
if(__p >= __len)
__p %= __len;
break;
case CV_BORDER_CONSTANT:
__p = -1;
default:
error(arguments.callee, UNSPPORT_BORDER_TYPE/* {line} */);
}
}
return __p;
};
這個函數的意義是對於原長度為len的某一行或者某一列的虛擬像素點p（p一般是負數或者大於或等於該行原長度的數，負數則表示該行左邊的像素點，大於或等於原長度則表示是右邊的像素點），映射成這一行的哪一個像素點。我們拿CV_BORDER_REPLICATE分析一下，其表達式是：
__p = __p < 0 ? 0 : __len - 1;
也就是說p為負數時（也就是左邊）的時候映射為0，否則映射成len - 1。
然后我們來實現copyMakeBorder_8U函數：
function copyMakeBorder_8U(__src, __top, __left, __bottom, __right, __borderType){
var i, j;
var width = __src.col,
height = __src.row;
var top = __top,
left = __left || __top,
right = __right || left,
bottom = __bottom || top,
dstWidth = width + left + right,
dstHeight = height + top + bottom,
borderType = borderType || CV_BORDER_REFLECT;
var buffer = new ArrayBuffer(dstHeight * dstWidth * 4),
tab = new Uint32Array(left + right);
for(i = 0; i < left; i++){
tab[i] = borderInterpolate(i - left, width, __borderType);
}
for(i = 0; i < right; i++){
tab[i + left] = borderInterpolate(width + i, width, __borderType);
}
var tempArray, data;
for(i = 0; i < height; i++){
tempArray = new Uint32Array(buffer, (i + top) * dstWidth * 4, dstWidth);
data = new Uint32Array(__src.buffer, i * width * 4, width);
for(j = 0; j < left; j++)
tempArray[j] = data[tab[j]];
for(j = 0; j < right; j++)
tempArray[j + width + left] = data[tab[j + left]];
tempArray.set(data, left);
}
var allArray = new Uint32Array(buffer);
for(i = 0; i < top; i++){
j = borderInterpolate(i - top, height, __borderType);
tempArray = new Uint32Array(buffer, i * dstWidth * 4, dstWidth);
tempArray.set(allArray.subarray((j + top) * dstWidth, (j + top + 1) * dstWidth));
}
for(i = 0; i < bottom; i++){
j = borderInterpolate(i + height, height, __borderType);
tempArray = new Uint32Array(buffer, (i + top + height) * dstWidth * 4, dstWidth);
tempArray.set(allArray.subarray((j + top) * dstWidth, (j + top + 1) * dstWidth));
}
return new Mat(dstHeight, dstWidth, new Uint8ClampedArray(buffer));
}
這里需要解釋下，邊緣的復制順序是：先對每行的左右進行擴展，然后在此基礎上進行上下擴展，如圖所示。
然后我們根據ArrayBuffer的性質，將數據轉成無符號32位整數來操作，這樣每個操作單位就對應了每個像素點了。什么意思？
比如對於某個像素點：RGBA，由於某個通道是用無符號8為整數來存儲的，所以實際上一個像素點則對應了32位的存儲大小，由於ArrayBuffer的性質，可以將數據轉成任意類型來處理，這樣我們就可以通過轉成Uint32Array類型，將數據變成每個像素點的數據數組。
那么copyMakeConstBorder_8U就比較容易實現了：
function copyMakeConstBorder_8U(__src, __top, __left, __bottom, __right, __value){
var i, j;
var width = __src.col,
height = __src.row;
var top = __top,
left = __left || __top,
right = __right || left,
bottom = __bottom || top,
dstWidth = width + left + right,
dstHeight = height + top + bottom,
value = __value || [0, 0, 0, 255];
var constBuf = new ArrayBuffer(dstWidth * 4),
constArray = new Uint8ClampedArray(constBuf);
buffer = new ArrayBuffer(dstHeight * dstWidth * 4);
for(i = 0; i < dstWidth; i++){
for( j = 0; j < 4; j++){
constArray[i * 4 + j] = value[j];
}
}
constArray = new Uint32Array(constBuf);
var tempArray;
for(i = 0; i < height; i++){
tempArray = new Uint32Array(buffer, (i + top) * dstWidth * 4, left);
tempArray.set(constArray.subarray(0, left));
tempArray = new Uint32Array(buffer, ((i + top + 1) * dstWidth - right) * 4, right);
tempArray.set(constArray.subarray(0, right));
tempArray = new Uint32Array(buffer, ((i + top) * dstWidth + left) * 4, width);
tempArray.set(new Uint32Array(__src.buffer, i * width * 4, width));
}
for(i = 0; i < top; i++){
tempArray = new Uint32Array(buffer, i * dstWidth * 4, dstWidth);
tempArray.set(constArray);
}
for(i = 0; i < bottom; i++){
tempArray = new Uint32Array(buffer, (i + top + height) * dstWidth * 4, dstWidth);
tempArray.set(constArray);
}
return new Mat(dstHeight, dstWidth, new Uint8ClampedArray(buffer));
}
效果圖
CV_BORDER_REPLICATE
CV_BORDER_REFLECT
CV_BORDER_WRAP
CV_BORDER_CONSTANT
更多的例子
系列目錄
參考資料
在OpenCV中圖像邊界擴展 copyMakeBorder 的實現 . viewcode . 2012-12-13 09:28