Part.I Introduction

本文将介绍如何用 OpenCV 更换图片的背景色（附有完整代码）。

Part.II Main_body

Chap.I 源码简析

配置部分：包括输入文件名、输出文件名、需要更换的背景色（可以尝试随机背景色）

	string filename_in = "A:/OHanlon/Desktop/1017451354889.png";
    string filename_out = "A:/OHanlon/Desktop/a.png";
    Vec3b color;    // 设置的背景色
    RNG rng(12345);
    color[0] = 255; // rng.uniform(0, 255);
    color[1] = 255; // rng.uniform(0, 255);
    color[2] = 255; // rng.uniform(0, 255);

---

数据处理部分的流程大致如下：

1. 将二维图像数据线性化
2. 使用 K-means 聚类；分离出背景色
3. 背景与前景二值化
4. 腐蚀 + 高斯模糊：图像与背景交汇处高斯模糊化
5. 更换背景色以及交汇处融合处理

调用 OpenCV 里面的主要的函数

// k 均值聚类
kmeans(data, numCluster, labels, criteria, 3, KMEANS_PP_CENTERS);
// 高斯模糊
GaussianBlur(mask, mask, Size(3, 3), 0, 0);

Chap.II 效果展示

示例一：

存在如下几个问题：

1. 图片中的文字和箭头也被当作背景给消掉了
2. 非背景和背景的边缘有些模糊，可能做了模糊处理，有可能原图的分辨率就很低

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示例二

这个还不错

Part.III 源码

整个源码如下：

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui_c.h>

using namespace std;
using namespace cv;

bool _changeBackgroundColor()
{
#pragma region BASIC Configuration
    string filename_in = "A:/OHanlon/Desktop/1017451354889.png";
    string filename_out = "A:/OHanlon/Desktop/a.png";
    Vec3b color;    // 设置的背景色
    RNG rng(12345);
    color[0] = 255; // b rng.uniform(0, 255);
    color[1] = 255; // g rng.uniform(0, 255);
    color[2] = 255; // r rng.uniform(0, 255);
#pragma endregion

#pragma region Processing
    Mat src = imread(filename_in);

    if (src.empty()) {
        printf("could not load image...\n");
        return false;
    }
    namedWindow("原图", 0);
    cvResizeWindow("原图", 500, 500);
    imshow("原图", src);

    // 1.将二维图像数据线性化
    Mat data;
    for (int i = 0; i < src.rows; i++)     //像素点线性排列
        for (int j = 0; j < src.cols; j++)
        {
            Vec3b point = src.at<Vec3b>(i, j);
            Mat tmp = (Mat_<float>(1, 3) << point[0], point[1], point[2]);
            data.push_back(tmp);
        }

    // 2.使用K-means聚类；分离出背景色
    int numCluster = 4;
    Mat labels;
    TermCriteria criteria = TermCriteria(TermCriteria::EPS + TermCriteria::COUNT, 10, 0.1);
    kmeans(data, numCluster, labels, criteria, 3, KMEANS_PP_CENTERS);

    // 3.背景与人物二值化
    Mat mask = Mat::zeros(src.size(), CV_8UC1);
    int index = src.rows * 2 + 2;  //获取点（2，2）作为背景色
    int cindex = labels.at<int>(index);
    /*  提取背景特征 */
    for (int row = 0; row < src.rows; row++)
    {
        for (int col = 0; col < src.cols; col++)
        {
            index = row * src.cols + col;
            int label = labels.at<int>(index);
            if (label == cindex) { // 背景
                mask.at<uchar>(row, col) = 0;
            }
            else {
                mask.at<uchar>(row, col) = 255;
            }
        }
    }
    //imshow("mask", mask);

    // 4.腐蚀 + 高斯模糊：图像与背景交汇处高斯模糊化
    Mat k = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(3, 3), Point(-1, -1));
    erode(mask, mask, k);
    //imshow("erode-mask", mask);
    GaussianBlur(mask, mask, Size(3, 3), 0, 0);
    //imshow("Blur Mask", mask);

    // 5.更换背景色以及交汇处融合处理
    Mat result(src.size(), src.type());

    double w = 0.0;   //融合权重
    int b = 0, g = 0, r = 0;
    int b1 = 0, g1 = 0, r1 = 0;
    int b2 = 0, g2 = 0, r2 = 0;

    for (int row = 0; row < src.rows; row++)
    {
        for (int col = 0; col < src.cols; col++)
        {
            int m = mask.at<uchar>(row, col);
            if (m == 255) {
                result.at<Vec3b>(row, col) = src.at<Vec3b>(row, col); // 前景
            }
            else if (m == 0) {
                result.at<Vec3b>(row, col) = color; // 背景
            }
            else {/* 融合处理部分 */
                w = m / 255.0;
                b1 = src.at<Vec3b>(row, col)[0];
                g1 = src.at<Vec3b>(row, col)[1];
                r1 = src.at<Vec3b>(row, col)[2];

                b2 = color[0];
                g2 = color[1];
                r2 = color[2];

                b = b1 * w + b2 * (1.0 - w);
                g = g1 * w + g2 * (1.0 - w);
                r = r1 * w + r2 * (1.0 - w);

                result.at<Vec3b>(row, col)[0] = b;
                result.at<Vec3b>(row, col)[1] = g;
                result.at<Vec3b>(row, col)[2] = r;
            }
        }
    }
#pragma endregion
    namedWindow("背景替换", 0);
    cvResizeWindow("背景替换", 500, 500);
    imshow("背景替换", result);
    imwrite(filename_out, result);
    waitKey(0);
    return true;
}

Reference

• OpenCV案例(五)： 更换背景色