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机器视觉--图像的运算（乘法）

news 来源：原创 2025/9/20 21:43:59

一、引言

在图像处理领域，Halcon 是一款功能强大且广泛应用的机器视觉软件库。它提供了丰富的算子和工具，能够满足各种复杂的图像处理需求。图像的乘法运算作为其中一种基础操作，虽然不像一些边缘检测、形态学处理等操作那样被频繁提及，但在特定的应用场景中却有着不可替代的作用。本文将深入探讨 Halcon 中图像乘法运算的原理、具体实现方式，并通过实际的演示程序来展示其效果，同时介绍一些常见的应用场景。

二、图像乘法运算的原

图像乘法运算，从本质上来说，是对两幅图像（或者是一幅图像与一个常数）对应像素点的值进行乘法操作。

图像与图像相乘：假设有两幅大小相同的图像和，它们的尺寸均为，那么经过乘法运算后得到的图像的每个像素点的灰度值由以下公式确定：

在实际的图像中，像素值通常是在一定的范围内（例如 0 到 255），当进行乘法运算时，结果可能会超出这个范围。在 Halcon 中，会根据具体的设置对超出范围的值进行处理，一般是截断到有效范围内（如大于 255 的值会被截断为 255）。

图像与常数相乘：当一幅图像与一个常数相乘时，得到的结果图像的每个像素点的灰度值为：

这种操作常用于图像的亮度调整，当时，图像会变亮；当时，图像会变暗。

三、Halcon 中图像乘法运算的实现步骤

读取图像：首先，使用 read_image 算子读取要进行乘法运算的图像。如果是图像与图像相乘，需要读取两幅图像；如果是图像与常数相乘，只需读取一幅图像。
准备乘数：如果是图像与图像相乘，确保两幅图像的尺寸一致。如果是图像与常数相乘，确定好要相乘的常数。
执行乘法运算：使用 mult_image 算子进行图像的乘法运算。该算子的语法为 mult_image(Image1, Image2, ImageResult, Mult, Add)，其中 Image1 和 Image2 是参与运算的图像（或者一个是图像，另一个是常数），ImageResult 是运算结果图像，Mult 是乘法因子（当 Image2 是常数时，Mult 就是该常数；当 Image2 是图像时，Mult 一般为 1），Add 是加法因子（在单纯的乘法运算中一般为 0）。
显示结果：使用 dev_display 算子将乘法运算后的结果图像显示出来，以便直观地观察运算效果。

四、演示程序

* 读取图像
read_image(Image, 'fabrik')* 图像与常数相乘，将图像亮度提高 1.5 倍
mult_image(Image, 1.5, ResultImage, 1, 0)* 显示原始图像
dev_display(Image)
disp_continue_message (dev_get_window (), 'black', 'true', '请按任意键继续查看亮度调整后的图像...')
stop ()* 显示乘法运算后的图像
dev_display(ResultImage)
disp_continue_message (dev_get_window (), 'black', 'true', '按任意键结束程序...')
stop ()* 以下是图像与图像相乘的示例
* 读取另一幅与原始图像尺寸相同的图像（这里假设另一幅图像也有合适的内容用于乘法运算）
read_image(Image2, 'coins')
* 确保两幅图像尺寸一致，若不一致需进行调整（这里假设尺寸已一致）
* 进行图像与图像相乘
mult_image(Image, Image2, ImageMultResult, 1, 0)* 显示图像与图像相乘后的结果
dev_display(ImageMultResult)
disp_continue_message (dev_get_window (), 'black', 'true', '按任意键结束关于图像与图像相乘的演示...')
stop ()

代码解释

图像读取：使用 read_image 算子读取了一幅名为 fabrik 的图像，作为后续运算的基础图像。
图像与常数相乘：通过 mult_image 算子将读取的图像与常数相乘，实现图像亮度的提高。这里 Mult 参数设置为（因为是与常数相乘，此参数无实际影响，一般设为 1），Add 参数设置为（不进行额外的加法操作）。
结果显示：使用 dev_display 算子分别显示原始图像和乘法运算后的结果图像，并通过 disp_continue_message 和 stop 算子实现按任意键继续的交互功能，方便观察图像的变化。
图像与图像相乘：又读取了一幅名为 coins 的图像（假设其尺寸与 fabrik 图像相同），然后使用 mult_image 算子进行图像与图像的乘法运算，并显示运算结果。

五、应用场景

图像亮度调整：通过将图像与一个合适的常数相乘，可以实现对图像亮度的增强或减弱。例如在一些光线不足的场景中拍摄的图像，通过适当增大乘法常数可以使图像更清晰，便于后续的分析和处理。
图像融合：在图像融合的应用中，图像乘法运算可以用于将不同图像的某些特征进行融合。比如，将一幅包含纹理信息的图像与另一幅包含边缘信息的图像相乘，可能会得到同时具有丰富纹理和清晰边缘的新图像，有助于更全面地分析图像内容。
掩膜操作：可以将一幅图像作为掩膜（Mask），与另一幅图像相乘。掩膜图像中像素值为 0 的区域在相乘后会使对应位置的图像像素值变为 0，从而实现对图像特定区域的屏蔽或提取。例如，在医学图像分析中，可以使用掩膜图像来提取感兴趣的器官区域。

六、总结

Halcon 中的图像乘法运算虽然看似简单，但在图像处理中有着广泛的应用和重要的意义。通过本文对其原理的详细介绍、实现步骤的讲解以及演示程序的展示，相信读者对图像乘法运算有了更深入的理解。无论是在图像的亮度调整、融合还是掩膜操作等方面，合理运用图像乘法运算都能为图像处理任务带来新的思路和方法。在实际应用中，读者可以根据具体的需求，灵活运用这一操作，并结合 Halcon 的其他强大功能，实现更高效、更精准的图像处理。同时，不断探索和尝试不同的参数设置和应用场景，将有助于进一步挖掘图像乘法运算的潜力，为解决各种实际问题提供有力的支持。