图像的叠加与相减

这篇教学会介绍使用 OpenCV 的 add()、addWeighted() 和 subtract() 方法，将不同的图像叠加或相减后，变成新的图像。

快速导览：

• add() 图像叠加
• addWeighted() 图像权重叠加
• subtract() 图像相减
• 影片的图像叠加

因为程序中的 OpenCV 会需要使用镜头或 GPU，所以请使用本机环境 ( 参考：使用 Python 虚拟环境 ) 或使用 Anaconda Jupyter 进行实作 ( 参考：使用 Anaconda ) ，并安装 OpenCV 函数库 ( 参考：OpenCV 函数库 )。

add() 图像叠加

使用 OpenCV 的 add() 方法，可以将不同的图像中，同样位置像素的颜色数值相加，例如图片 A 某个像素为 (255,0,0) 蓝色，图片 B 为 (0,255,255) 黄色，叠加在一起后就会变成白色 (255,255,255)，叠加后最大的数值为 255，下方的例子，会将三张图片叠加成一张图片。

import cv2
img_red = cv2.imread('test-red.png')
img_green = cv2.imread('test-green.png')
img_blue = cv2.imread('test-blue.png')

output = cv2.add(img_red, img_green)  # 疊加紅色和綠色
output = cv2.add(output, img_blue)    # 疊加藍色

cv2.imshow('oxxostudio', output)
cv2.waitKey(0)     # 按下任意鍵停止
cv2.destroyAllWindows()

addWeighted() 图像权重叠加

使用 OpenCV 的 addWeighted() 方法，可以将不同的图像中，同样位置像素的颜色数值，以“指定的权重”( 0～1 ) 进行相加，相加后，就会产生类似半透明的效果，使用方法如下：

cv2.addWeighted(img1, alpha, img2, beta, gamma)
# img1 第一張圖
# img2 第二張圖
# 計算公式：img1*alpha + img2*beta + gamma

下方的例子，会将两张图片以权重叠加的方式，组合成一张新的图片。

import cv2
img = cv2.imread('meme.jpg')
logo = cv2.imread('opencv-logo.jpg')
output = cv2.addWeighted(img, 0.5, logo, 0.3, 50)

cv2.imshow('oxxostudio', output)
cv2.waitKey(0)      # 按下任意鍵停止
cv2.destroyAllWindows()

subtract() 图像相减

使用 OpenCV 的 subtract() 方法，可以将不同的图像中，同样位置像素的颜色数值相减，例如图片 A 某个像素的颜色为 (255,255,255) 白色，图片 B 为 (0,255,255) 黄色，相减后就会变成蓝色 (255,0,0)，叠加后最大的数值为 255，下方的例子，会将两张图片相减成一张图片，相减后，白色因为减去了黄色 ( 255,255,255 - 0,255,255 )，就只剩下了蓝色，而绿色因为减去黄色 ( 0,255,0 - 0,255,255 )，就变成黑色。

import cv2
img = cv2.imread('test.png')
img2 = cv2.imread('test2.png')
output = cv2.subtract(img, img2)  # 相減
cv2.imwrite('output.png', output)
cv2.waitKey(0)       # 按下任意鍵停止
cv2.destroyAllWindows()

影片的图像叠加

延伸“读取并播放影片”和“翻转影片、改变影片尺寸”文章的范例，在程序码中使用 addWeighted() 方法，就能将电脑镜头拍摄的画面，即时和其他图片叠加。

import cv2
cap = cv2.VideoCapture(0)
logo = cv2.imread('opencv-logo.jpg')
if not cap.isOpened():
    print("Cannot open camera")
    exit()
while True:
    ret, frame = cap.read()
    if not ret:
        print("Cannot receive frame")
        break
    img_1 = cv2.resize(frame,(480, 360))    # 改變影像尺寸，符合疊加的圖片
    output = cv2.addWeighted(img_1, 0.5, logo, 0.3, 50)  # 疊加圖片
    cv2.imshow('oxxostudio', output)
    if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
        break      # 按下 q 鍵停止
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

参考数据

• https://docs.opencv.org/4.x/d3/df2/tutorial_py_basic_ops.html

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