OpenCV之图像分割(四) Grabcut抠图

Grabcut起源 – 微软剑桥研究院
由于专利的原因，OpenCV对最终Grabcut抠出的图没有做去边缘处理，需要自己写代码实现

工作流程：

代码

    #include "../common/common.hpp"

    static int numRun = 0; // 记录run了几次
    static Rect rect;
    static bool init = false;
    static Mat src, mask, bgModel, fgModel;
    static const char* winTitle = "src5-11";

    static void onMouse(int event, int x, int y, int flags, void* param); // 鼠标响应事件
    static void setROIMask(); // 设置背景 前景 区域
    static void showImage(); // 显示选择的前景区域
    static void runGrabCut(); // Grabcut抠图

    void main(int argc, char** argv) 
    {
        src = imread(getCVImagesPath("images/flower.png"), IMREAD_COLOR);
        mask.create(src.size(), CV_8UC1);
        mask.setTo(Scalar::all(GC_BGD)); // 给Mat所有元素设置颜色值，Grabcut背景色黑色

        namedWindow(winTitle, CV_WINDOW_AUTOSIZE);
        setMouseCallback(winTitle, onMouse, 0); // 设置鼠标响应事件，回掉函数 onMouse
        imshow(winTitle, src);

        while (true) 
        {
            char c = (char)waitKey(0);
            if (c == 'n') // 按字母 n 
            {
                runGrabCut();
                numRun++;
                showImage();
                printf("current iteative times : %d\n", numRun);
            }
            if ((int)c == 27) break;
        }
    }

    void showImage() // 显示选择的前景区域
    {
        Mat result, binMask;
        binMask.create(mask.size(), CV_8UC1);
        binMask = mask & 1; // & = 操作符重载
        if (init) { // init后给 result 设置背景色，前景色
            cout << "binMask depth=" << binMask.depth() << ", type=" << binMask.type() << endl; // binMask depth=0, type=0   binMask元素的值为0或1
            src.copyTo(result, binMask); //如果binMask.at(i,j)为非0，则把src.at(i,j)赋给result.at(i,j)，如果binMask.at(i,j)为0，则result.at(i,j)设为0
        }
        else 
        {
            src.copyTo(result);
        }
        rectangle(result, rect, Scalar(0, 0, 255), 2, 8); // 绘制红色的矩形框
        imshow(winTitle, result);
    }

    void setROIMask() // 设置背景 前景 区域
    {
        // GC_FGD = 1       // 属于前景色的像素
        // GC_BGD =0;       // 属于背景色的像素
        // GC_PR_FGD = 3    // 可能属于前景的像素
        // GC_PR_BGD = 2    // 可能属于背景的像素
        mask.setTo(Scalar::all(GC_BGD)); // 设置为 Grabcut 的背景色
        rect.x = max(0, rect.x); // max min 都是防止rect未初始化导致差错
        rect.y = max(0, rect.y);
        rect.width = min(rect.width, src.cols - rect.x);
        rect.height = min(rect.height, src.rows - rect.y);
        mask(rect).setTo(Scalar(GC_PR_FGD)); // rect区域设置为 Grabcut 的前景。 mask(rect)获取的Mat也是浅拷贝，指针还是指向原mask矩阵
    }

    void onMouse(int event, int x, int y, int flags, void* param) // 鼠标响应事件
    {
        switch (event)
        {
        case EVENT_LBUTTONDOWN: // 鼠标左键按下事件
            rect.x = x;
            rect.y = y;
            rect.width = 1;
            rect.height = 1;
            init = false;
            numRun = 0;
            break;
        case EVENT_MOUSEMOVE: // 鼠标移动事件
            if (flags & EVENT_FLAG_LBUTTON) // 鼠标左键按下时的
            {
                rect = Rect(Point(rect.x, rect.y), Point(x, y)); // 随鼠标移动的矩形框，参数：左上，右下点
                showImage();
            }
            break;
        case EVENT_LBUTTONUP: // 鼠标左键抬起事件
            if (rect.width > 1 && rect.height > 1) 
            {
                setROIMask();
                showImage();
            }
            break;
        default:
            break;
        }
    }

    void runGrabCut() // Grabcut抠图，Grabcut算法是比较耗时的
    {
        if (rect.width < 2 || rect.height < 2) return; // 框太小
        if (init) 
        {
            grabCut(src, mask, rect, bgModel, fgModel, 1, GC_EVAL); // 执行分割，更进一步抠图
        } 
        else
        {
            /*
                void grabCut( 
                    InputArray img, // 待分割图像，8bit，3通道
                        // 输入输出参数，保存处理后的结果，8bit单通道掩码(与img同rows cols)，mask元素值只能为 GC_BGD, GC_FGD, GC_PR_BGD, GC_PR_FGD 之一
                    InputOutputArray mask, // 如果没有手动标记 GC_BGD或GC_FGD ，那么结果只会有 GC_PR_BGD或GC_PR_FGD
                    Rect rect, // 当 mode=GC_INIT_WITH_RECT时使用，rect外部的为GC_BGD，rect内部的为GC_FGD
                    InputOutputArray bgdModel, // 背景模型(内部使用)
                    InputOutputArray fgdModel, //前景模型(内部使用)
                    int iterCount, // 迭代次数，必须大于0
                    int mode = GC_EVAL // GC_INIT_WITH_RECT表示用矩形框初始化Grabcut，GC_INIT_WITH_MASK表示用掩码图像初始化Grabcut， GC_EVAL表示执行分割
                );
            */
            grabCut(src, mask, rect, bgModel, fgModel, 1, GC_INIT_WITH_RECT); // 初始化，也有一定的图像分割的作用，但是上面的执行分割可以在此基础上更进一步的分割
            init = true;
        }
    }

效果图： 运行后，鼠标左键选择矩形框，然后按 n 初始化Grabcut，然后继续按 n 迭代执行分割