OpenCV C++版实现图像风格迁移

要使用OpenCV C++版实现图像风格迁移，你需要首先安装OpenCV库。然后，你可以使用以下步骤来实现图像风格迁移：

1. 包含必要的头文件：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc.hpp>
#include<iostream>

2. 定义一个函数来计算图像的高斯金字塔表示：

std::vector<cv::Mat> createGaussianPyramid(const cv::Mat& img, int levels) {
    std::vector<cv::Mat> pyramid;
    pyramid.push_back(img);
    for (int i = 1; i< levels; ++i) {
        cv::Mat downsampled;
        cv::pyrDown(pyramid[i - 1], downsampled);
        pyramid.push_back(downsampled);
    }
    return pyramid;
}

3. 定义一个函数来计算图像的拉普拉斯金字塔表示：

std::vector<cv::Mat> createLaplacianPyramid(const cv::Mat& img, int levels) {
    std::vector<cv::Mat> gaussianPyramid = createGaussianPyramid(img, levels);
    std::vector<cv::Mat> laplacianPyramid;
    for (int i = 0; i< levels - 1; ++i) {
        cv::Mat upSampled;
        cv::pyrUp(gaussianPyramid[i + 1], upSampled, gaussianPyramid[i].size());
        cv::Mat lap = gaussianPyramid[i] - upSampled;
        laplacianPyramid.push_back(lap);
    }
    laplacianPyramid.push_back(gaussianPyramid[levels - 1]);
    return laplacianPyramid;
}

4. 定义一个函数来将拉普拉斯金字塔重构为图像：

cv::Mat reconstructImageFromLaplacianPyramid(const std::vector<cv::Mat>& laplacianPyramid) {
    cv::Mat img = laplacianPyramid.back();
    for (int i = laplacianPyramid.size() - 2; i >= 0; --i) {
        cv::Mat upSampled;
        cv::pyrUp(img, upSampled, laplacianPyramid[i].size());
        img = laplacianPyramid[i] + upSampled;
    }
    return img;
}

5. 定义一个函数来实现图像风格迁移：

cv::Mat styleTransfer(const cv::Mat& content, const cv::Mat& style, int levels, float alpha, float beta) {
    // 计算内容图像和风格图像的拉普拉斯金字塔表示
    std::vector<cv::Mat> contentLaplacianPyramid = createLaplacianPyramid(content, levels);
    std::vector<cv::Mat> styleLaplacianPyramid = createLaplacianPyramid(style, levels);

    // 对每个金字塔层次进行风格迁移
    std::vector<cv::Mat> resultLaplacianPyramid;
    for (int i = 0; i< levels; ++i) {
        cv::Mat contentFeatures, styleFeatures;
        cv::Mat resultFeatures = cv::Mat::zeros(contentLaplacianPyramid[i].size(), CV_32F);

        // 提取内容特征
        cv::Mat grayContent;
        cv::cvtColor(contentLaplacianPyramid[i], grayContent, cv::COLOR_BGR2GRAY);
        grayContent.convertTo(contentFeatures, CV_32F);

        // 提取风格特征
        cv::Mat grayStyle;
        cv::cvtColor(styleLaplacianPyramid[i], grayStyle, cv::COLOR_BGR2GRAY);
        grayStyle.convertTo(styleFeatures, CV_32F);

        // 计算风格迁移后的特征
        for (int y = 0; y< contentFeatures.rows; ++y) {
            for (int x = 0; x< contentFeatures.cols; ++x) {
                float* contentPtr = contentFeatures.ptr<float>(y) + x;
                float* stylePtr = styleFeatures.ptr<float>(y) + x;
                float* resultPtr = resultFeatures.ptr<float>(y) + x;

                *resultPtr = alpha * (*contentPtr) + beta * (*stylePtr);
            }
        }

        // 将结果特征转换回BGR图像
        cv::Mat resultLayer;
        resultFeatures.convertTo(resultLayer, CV_8U);
        cv::cvtColor(resultLayer, resultLayer, cv::COLOR_GRAY2BGR);

        // 将结果添加到结果金字塔中
        resultLaplacianPyramid.push_back(resultLayer);
    }

    // 从拉普拉斯金字塔中重构图像
    cv::Mat result = reconstructImageFromLaplacianPyramid(resultLaplacianPyramid);
    return result;
}

6. 在主函数中调用styleTransfer函数：

int main(int argc, char** argv) {
    if (argc != 4) {
        std::cout << "Usage: style_transfer<content_image><style_image><output_image>"<< std::endl;
        return -1;
    }

    // 读取内容图像和风格图像
    cv::Mat content = cv::imread(argv[1]);
    cv::Mat style = cv::imread(argv[2]);

    // 设置参数
    int levels = 6;
    float alpha = 0.6;
    float beta = 1 - alpha;

    // 进行风格迁移
    cv::Mat result = styleTransfer(content, style, levels, alpha, beta);

    // 保存结果
    cv::imwrite(argv[3], result);

    return 0;
}

7. 编译并运行程序：

g++ style_transfer.cpp -o style_transfer `pkg-config --cflags --libs opencv`
./style_transfer content.jpg style.jpg output.jpg

这将生成一个名为output.jpg的图像，其中包含应用了风格迁移的内容图像。你可以根据需要调整参数以获得不同的效果。