OpenCV（3）：图像算术运算-EW帮帮网

在图像处理中，算术运算和位运算是非常基础且重要的操作。本文将详细介绍如何使用 OpenCV 进行图像的加法、减法、乘法、除法、位运算以及图像混合操作。

1、基础运算

1.1 图像加法

图像加法是将两幅图像的对应像素值相加，生成一幅新的图像。在 OpenCV 中，可以使用 cv2.add() 函数来实现图像加法，注意两张图片需要保证尺寸相同，如果像素值相加后超过 255，OpenCV 会自动将其截断为 255。

import cv2

# 读取两幅图像
img1 = cv2.imread('image.jpg')
img2 = cv2.imread('bird.jpg')

# 图像加法
result = cv2.add(img1, img2, dtype=cv2.CV_8U)

# 显示结果
cv2.imshow('Result', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

1.2 图像减法

图像减法是将两幅图像的对应像素值相减，生成一幅新的图像。在 OpenCV 中，可以使用 cv2.subtract() 函数来实现图像减法。如果像素值相减后小于 0，OpenCV 会自动将其截断为 0。

import cv2

# 读取两幅图像
img1 = cv2.imread('image.jpg')
img2 = cv2.imread('bird.jpg')

# 图像减法
result = cv2.subtract(img1, img2)

# 显示结果
cv2.imshow('Result', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

1.3 图像乘法

图像乘法是将两幅图像的对应像素值相乘，生成一幅新的图像。在 OpenCV 中，可以使用 cv2.multiply() 函数来实现图像乘法。如果像素值相乘后超过 255，OpenCV 会自动将其截断为 255。

import cv2

# 读取两幅图像
img1 = cv2.imread('image.jpg')
img2 = cv2.imread('bird.jpg')

# 图像乘法
result = cv2.multiply(img1, img2)

# 显示结果
cv2.imshow('Result', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

1.4 图像除法

import cv2

# 读取两幅图像
img1 = cv2.imread('image.jpg')
img2 = cv2.imread('bird.jpg')

# 图像除法
result = cv2.divide(img1, img2)

# 显示结果
cv2.imshow('Result', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

2 图像位运算 (AND, OR, NOT, XOR)

位运算是对图像的每个像素进行二进制位操作。OpenCV 提供了 cv2.bitwise_and()、cv2.bitwise_or()、cv2.bitwise_not() 和 cv2.bitwise_xor() 函数来实现图像的位运算。

函数	功能	应用场景
`cv2.bitwise_and()`	按位与操作，只有两个数的二进制同时为1，结果才为1，否则为0。（负数按补码形式参加按位与运算）	掩码操作、图像分割
`cv2.bitwise_or()`	按位或操作，参加运算的两个数只要两个数中的一个为1，结果就为1。	图像叠加
`cv2.bitwise_not()`	按位取反操作，单一图像进行取反。	图像反色
`cv2.bitwise_xor()`	按位异或操作，参加运算的两个数，如果两个相应位为“异”（值不同），则该位结果为1，否则为0。	图像差异检测

2.1 位与运算 (AND)

位与运算是对两幅图像的每个像素进行按位与操作。

import cv2

# 读取两幅图像
img1 = cv2.imread('image.jpg')
img2 = cv2.imread('bird.jpg')

# 位与运算
result = cv2.bitwise_and(img1, img2)

# 显示结果
cv2.imshow('Result', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

2.2 位或运算 (OR)

位或运算是对两幅图像的每个像素进行按位或操作。

import cv2

# 读取两幅图像
img1 = cv2.imread('image.jpg')
img2 = cv2.imread('bird.jpg')

# 位或运算
result = cv2.bitwise_or(img1, img2)

# 显示结果
cv2.imshow('Result', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

2.3 位非运算 (NOT)

位非运算是对图像的每个像素进行按位取反操作。

import cv2

# 读取两幅图像
img1 = cv2.imread('image.jpg')
img2 = cv2.imread('bird.jpg')

# 位非运算
result = cv2.bitwise_not(img1)

# 显示结果
cv2.imshow('Result', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

2.4 位异或运算 (XOR)

位异或运算是对两幅图像的每个像素进行按位异或操作。

import cv2

# 读取两幅图像
img1 = cv2.imread('image.jpg')
img2 = cv2.imread('bird.jpg')

# 位异或运算
result = cv2.bitwise_xor(img1, img2)

# 显示结果
cv2.imshow('Result', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

3 图像混合 (cv2.addWeighted())

图像混合是将两幅图像按照一定的权重进行线性组合，生成一幅新的图像。在 OpenCV 中，可以使用 cv2.addWeighted() 函数来实现图像混合。

import cv2

# 读取两幅图像
img1 = cv2.imread('image.jpg')
img2 = cv2.imread('bird.jpg')

# 图像混合
alpha = 0.7  # 第一幅图像的权重
beta = 0.3  # 第二幅图像的权重
gamma = 0  # 可选的标量值，通常设置为 0。

result = cv2.addWeighted(img1, alpha, img2, beta, gamma)

# 显示结果
cv2.imshow('Result', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

OpenCV（3）：图像算术运算