直方图反向投影(Back Projection)

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反向投影
反向投影是反映直方图模型在目标图像中的分布情况
简单点说就是用直方图模型去目标图像中寻找是否有相似的对象。通常用HSV色彩空间的HS两个通道直方图模型


反向投影 – 步骤


1.建立直方图模型
2.计算待测图像直方图并映射到模型中
3.从模型反向计算生成图像



实现步骤与相关API


加载图片imread
将图像从RGB色彩空间转换到HSV色彩空间cvtColor
计算直方图和归一化calcHist与normalize
Mat与MatND其中Mat表示二维数组，MatND表示三维或者多维数据，此处均可以用Mat表示。
计算反向投影图像 - calcBackProject

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void cv::calcBackProject    (   const Mat *     images,
        int     nimages,
        const int *     channels,
        InputArray      hist,
        OutputArray     backProject,
        const float **      ranges,
        double      scale = 1,
        bool    uniform = true 
    )

参数解释：

• const Mat* images:输入图像，图像深度必须位CV_8U,CV_16U或CV_32F中的一种，尺寸相同，每一幅图像都可以有任意的通道数
• int nimages:输入图像的数量
• const int* channels:用于计算反向投影的通道列表，通道数必须与直方图维度相匹配，第一个数组的通道是从0到image[0].channels()-1,第二个数组通道从图像image[0].channels()到image[0].channels()+image[1].channels()-1计数
• InputArray hist:输入的直方图，直方图的bin可以是密集(dense)或稀疏(sparse)
• OutputArray backProject:目标反向投影输出图像，是一个单通道图像，与原图像有相同的尺寸和深度
• const float ranges**:直方图中每个维度bin的取值范围
• double scale=1:可选输出反向投影的比例因子
• bool uniform=true:直方图是否均匀分布(uniform)的标识符，有默认值true
  

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/*
注意:
反向映射
1.建立直方图模型
2.计算待测图像直方图并映射到模型中
3.从模型反向计算生成图像
*/
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
#include<math.h>
using namespace std;
using namespace cv;

Mat src, dst, hsv;
int bins = 12;
void Dst_And_Backprojection(int, void*);

int main(int argc, char** argv) {
	src = imread("D:/IDE/opencv-3.1.0/demo.jpg");
	if (!src.data) {
		printf("加载图片异常\n");
		return -1;
	}
	namedWindow("input", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
	namedWindow("output", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
	namedWindow("直方图", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
	imshow("input", src);
	//转换色彩空间
	cvtColor(src, hsv, CV_BGR2HSV);
	dst.create(hsv.size(), hsv.depth());
	int nchannels[] = {0,0};
	//提取通道
	mixChannels(&hsv, 1, &dst,1, nchannels, 1);
	//创建拖动条
	createTrackbar("调整:", "input", &bins, 180, Dst_And_Backprojection);
	//预显示
	Dst_And_Backprojection(0, 0);
	waitKey(0);
	return 0;
}

void Dst_And_Backprojection(int a, void*) {
	//容错
	if (a==0)
	{
		return;

	}

	float range[] = { 0,180 };
	const float * dstRanges = { range };
	Mat h_hist;
	//计算直方图
	calcHist(&dst, 1, 0, Mat(), h_hist,1, &bins, &dstRanges, true, false);
	//归一化
	normalize(h_hist, h_hist, 0, 255, NORM_MINMAX, -1, Mat());
	Mat backPrjImage;
	//反向投影
	calcBackProject(&dst, 1, 0, h_hist, backPrjImage, &dstRanges, 1, true);
	imshow("output", backPrjImage);
	//绘制直方图
	int dst_h = 400;
	int dst_w=400;
	Mat dstimage(dst_w, dst_h, CV_8UC3, Scalar(0, 0, 0));
	int bin_w = (dst_w / bins);
	for (int i = 1; i < bins; i++)
	{
		rectangle(
			dstimage,
			Point((i - 1) * bin_w, (dst_h - cvRound(h_hist.at<float>(i - 1) * (400 / 255)))),
			Point(i * bin_w, dst_h),
			Scalar(0,0,255),
			-1
		);
		imshow("直方图", dstimage);
	}
	return; 
}