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OpenCv（二）——边界填充、阈值处理

backend 2025/8/26 8:58:38

一、边界填充（Border Padding）

1. 常见填充类型及效果

2.代码示例

（1）constant边界填充，填充指定宽度的像素

（2）REFLECT镜像边界填充

（3）REFLECT_101镜像边界填充改进

(4) REPLICATE使用最边界的像素值代替

(5)WRAP上下左右边依次替换

二、阈值处理

1. 常见阈值类型

2. 代码示例

3.结果分析与参数调整技巧

在 OpenCV 图像处理中，边界填充和阈值处理是基础且常用的操作。边界填充用于扩展图像边缘，阈值处理则通过设定阈值将图像转化为二值图像，便于后续分析。下面详细介绍这两项技术。

一、边界填充（Border Padding）

边界填充指在图像边缘添加像素，常用于卷积操作、图像拼接等场景，避免边缘信息丢失。OpenCV 通过cv2.copyMakeBorder()实现，语法如下：

cv2.copyMakeBorder(src, top, bottom, left, right, borderType, value)

src：输入图像
top/bottom/left/right：上下左右填充的像素数
borderType：填充类型（核心参数）
value：当borderType=cv2.BORDER_CONSTANT时的填充值

1. 常见填充类型及效果

2.代码示例

（1）constant边界填充，填充指定宽度的像素


import cv2ys = cv2.imread('a.png')  # 读取原图，每个边界填充都需要在原图的基础上完成，所以在使用时要先读取原图，把原图作为参数传入下面的方法中
ys = cv2.resize(ys,(300,300))  # 图片缩放
top, bottom, left, right = 50, 50, 50, 50
constant = cv2.copyMakeBorder(ys, top, bottom, left, right, borderType=cv2.BORDER_CONSTANT, value=(229, 25, 80))
cv2.imshow('yuantu', ys)
cv2.waitKey(0)
cv2.imshow('CONSTANT', constant)
cv2.waitKey(0)

运行效果如下：

（2）REFLECT镜像边界填充

原图代码与上述相同不再展示，只展示变化部分

reflect = cv2.copyMakeBorder(ys,top,bottom,left,right,borderType=cv2.BORDER_REFLECT)
cv2.imshow('REFLECT', reflect)
cv2.waitKey(0)

运行效果：

（3）REFLECT_101镜像边界填充改进

reflect101 = cv2.copyMakeBorder(ys,top,bottom,left,right,borderType=cv2.BORDER_REFLECT101)
cv2.imshow('REFLECT_101', reflect101)
cv2.waitKey(0)

效果：

(4) REPLICATE使用最边界的像素值代替

replicate = cv2.copyMakeBorder(ys,top,bottom,left,right,borderType=cv2.BORDER_REPLICATE)
cv2.imshow('REPLICATE', replicate)
cv2.waitKey(0)

效果：

(5)WRAP上下左右边依次替换

wrap = cv2.copyMakeBorder(ys,top,bottom,left,right,borderType=cv2.BORDER_WRAP)
cv2.imshow('WRAP', wrap)
cv2.waitKey(0)

效果：

边界填充是 OpenCV 图像处理中的基础操作，掌握不同填充方式的特点和适用场景，有助于提升后续图像处理（如卷积、特征提取）的效果。本文介绍的 5 种填充方式各有优劣，实际使用时需结合具体业务场景灵活选择。

二、阈值处理

阈值处理是将灰度图像转化为二值图像的过程：通过设定阈值thresh，将像素值大于thresh的设为一个值（如 255），小于的设为另一个值（如 0）。OpenCV 中cv2.threshold()是核心函数：

ret, dst = cv2.threshold(src, thresh, maxval, type)

src：输入图像（需为单通道灰度图）
thresh：阈值（如 127）
maxval：最大值（当像素超过阈值时赋予的值）
type：阈值类型（核心参数）
ret：返回的阈值（与输入 thresh 一致）
dst：处理后的图像

1. 常见阈值类型

图像通道及表示知识补充：

一张灰色图片上有许许多多的像素块，每个像素块都有一个数值，这个数值的取值范围时[0 ~ 255],数值越小颜色越暗越黑，数值越大颜色越亮表现为越白。

彩色图片则有三个通道RGB,针对每一个通道都有一个对应的值，以上面介绍边界填充的value为例，value=(229,25,80)，需要注意，在opencv中通道的顺序为BGR，也就是B=229,G=25,R=80.分别是英文的缩写，蓝色（blue）绿色(green)红色(red).

上面的阈值也是指一个在0~255之间的值。

2. 代码示例

1.二进制阈值处理

import cv2# 读取图像并调整大小
img = cv2.imread('a.png')
img = cv2.resize(img, (400, 400))# 二进制阈值处理: 像素值 > 175 设为255，否则设为0
ret, result = cv2.threshold(img, 175, 255, cv2.THRESH_BINARY)# 显示原图和处理结果
cv2.imshow('original', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.imshow('binary', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

效果如下：

2.反二进制阈值处理

import cv2# 读取图像并调整大小
img = cv2.imread('a.png')
img = cv2.resize(img, (400, 400))# 反二进制阈值处理: 像素值 > 175 设为0，否则设为255
ret, result = cv2.threshold(img, 175, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV)# 显示原图和处理结果
cv2.imshow('original', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.imshow('binary_inv', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

效果如下：

3.零阈值处理

import cv2# 读取图像并调整大小
img = cv2.imread('a.png')
img = cv2.resize(img, (400, 400))# 零阈值处理: 像素值 > 175 保持原值，否则设为0
ret, result = cv2.threshold(img, 175, 255, cv2.THRESH_TOZERO)# 显示原图和处理结果
cv2.imshow('original', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.imshow('tozero', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

效果如下：

4.反零阈值处理


import cv2# 读取图像并调整大小
img = cv2.imread('a.png')
img = cv2.resize(img, (400, 400))# 反零阈值处理: 像素值 > 175 设为0，否则保持原值
ret, result = cv2.threshold(img, 175, 255, cv2.THRESH_TOZERO_INV)# 显示原图和处理结果
cv2.imshow('original', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.imshow('tozero_inv', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

效果如下：

5.截断阈值处理

import cv2# 读取图像并调整大小
img = cv2.imread('input.png')
img = cv2.resize(img, (400, 400))# 截断阈值处理: 像素值 > 175 设为175，否则保持原值
ret, result = cv2.threshold(img, 175, 255, cv2.THRESH_TRUNC)# 显示原图和处理结果
cv2.imshow('original', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.imshow('trunc', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

效果如下：

3.结果分析与参数调整技巧

阈值选择的影响：
- 阈值过高（如 180）：可能丢失目标细节，暗区域过大
- 阈值过低（如 50）：可能保留过多噪声，目标与背景混淆
- 建议：通过观察图像直方图（cv2.calcHist()）确定合适阈值
彩色图 vs 灰度图：
- 直接对彩色图处理时，阈值会分别作用于 B、G、R 三个通道，可能导致颜色失真
- 推荐先转为灰度图（cv2.COLOR_BGR2GRAY），再进行阈值处理，效果更稳定